[논문 리뷰] Star formation triggered by HII regions in our Galaxy: First results for N49 from the Herschel infrared survey of the Galactic plane

A. Zavagno, L. D. Anderson외 19명|arXiv (Cornell University)|2010. 05. 10.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 26인용 수 41

한 줄 요약

이 연구는 은하수의 확장 중인 H II 영역 N49에 의해 유도된 첫 번째 허셜-하이갈 적외선 원격 탐사 데이터(PACS 및 SPIRE)를 사용하여 청소년기의 거대한 별들을 탐지하고 특성화한다. 다중 파장 분석은 PDR 경계에서 형성된 다섯 개의 거대한 청소년기 별 형성 물체(YSOs)를 드러내며, SED 피팅은 그들의 청소년기와 고질량임을 확인하여 바람에 의해 유도된 압축이 별 형성 효율을 높인다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

It has been shown that by means of different physical mechanisms the expansion of HII regions can trigger the formation of new stars of all masses. This process may be important to the formation of massive stars but has never been quantified in the Galaxy. We use Herschel-PACS and -SPIRE images from the Herschel Infrared survey of the Galactic plane, Hi-GAL, to perform this study. We combine the Spitzer-GLIMPSE and -MIPSGAL, radio-continuum and sub-millimeter surveys such as ATLASGAL with Hi-GAL to study Young Stellar Objects (YSOs) observed towards Galactic HII regions. We select a representative HII region, N49, located in the field centered on l=30 degr observed as part of the Hi-GAL Science Demonstration Phase, to demonstrate the importance Hi-GAL will have to this field of research. Hi-GAL PACS and SPIRE images reveal a new population of embedded young stars, coincident with bright ATLASGAL condensations. The Hi-GAL images also allow us, for the first time, to constrain the physical properties of the newly formed stars by means of fits to their spectral energy distribution. Massive young stellar objects are observed at the borders of the N49 region and represent second generation massive stars whose formation has been triggered by the expansion of the ionized region. Hi-GAL enables us to detect a population of young stars at different evolutionary stages, cold condensations only being detected in the SPIRE wavelength range. The far IR coverage of Hi-GAL strongly constrains the physical properties of the YSOs. The large and unbiased spatial coverage of this survey offers us a unique opportunity to lead, for the first time, a global study of star formation triggered by HII regions in our Galaxy.

연구 동기 및 목표

• 다중 파장 데이터를 사용하여 은하수의 H II 영역에 의해 촉발된 별 형성의 정도를 정량화한다.
• 이전에 짧은 파장에서 탐지되지 않은 적외선 범위에서 임베디드된 청소년기 별 형성 물체(YSOs)를 탐지하고 특성화한다.
• 별풍이 H II 영역 내에서 촉발된 별 형성의 효율을 높이는 데 기여하는 역할을 평가한다.
• 스펙트럼 에너지 분포(SED) 피팅을 통해 새로 형성된 거대한 별의 물리적 특성을 제약한다.
• 하이갈 조사가 촉발된 별 형성의 비편향적이고 대규모 연구에 있어 고유한 능력을 입증한다.

제안 방법

• 하이갈 조사에서 확보한 허셜-PACS 및 SPIRE 적외선 영상과 스피처-글림프스, 마이포스갈, 아틀라스갈, 전파 연속체 데이터를 융합한다.
• SED 피팅에 필수적인 복사계수를 측정하기 위해 70–500 µm 범위에서 소스 추출 및 광도 측정을 수행한다.
• 로비타일레 등(2007)의 복사전달 모델을 적용하여 YSO의 SED를 피팅하고 물리적 매개변수(질량, 연령, 발광도)를 유도한다.
• YSO와 아틀라스갈의 냉각 먼지 응집체 간의 공간적 상관관계를 분석하여 촉발된 별 형성의 장소를 식별한다.
• 유체역학 모델(휴잇워스 등 1994)을 사용하여 확장 중인 H II 영역 내의 분열 시간과 쉘의 특성을 추정한다.
• H II 영역 주변의 소스 밀도와 YSO 분포를 비교하여 전반적인 촉발 효율을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 확장 중인 H II 영역 N49에 의해 촉발된 청소년기 별 집단의 범위와 성격은 무엇인가?
• RQ2 허셜-하이갈 데이터에서의 적외선 복사계수는 짧은 파장에서 탐지되지 않은 임베디드 YSO의 물리적 특성을 어떻게 제약하는가?
• RQ3 별풍은 어느 정도로 H II 영역 내에서 촉발된 별 형성의 효율을 높이는가?
• RQ4 N49의 PDR 내에서 거대한 YSO와 냉각 먼지 응집체 사이의 공간적 관계는 어떠한가?
• RQ5 하이갈 데이터 내 YSO의 SED 피팅을 통해 두 번째 세대 별의 연령과 질량 추정치를 신뢰할 수 있는가?

주요 결과

• 하이갈 PACS 및 SPIRE 영상은 이전에 짧은 파장 조사에서 탐지되지 않은, 아틀라스갈의 냉각 먼지 응집체와 일치하는 새로운 임베디드 거대 YSO 집단을 드러낸다.
• 로비타일레 등(2007) 모델을 사용한 SED 피팅은 다섯 개의 거대한 YSO—YSO#1, #3 및 응집체 2와 3 방향의 별들—이 청소년기이자 고질량임을 확인하며, 각 응집체에 대해 약 2500 M⊙, 240 M⊙, 355 M⊙의 추정 질량을 가짐을 시사한다.
• 초소형 H II 영역과 YSO#3이 장파장 복사에 지배적임을 나타내며, 고밀도 먼지와 지속적인 물질 유입 또는 분출 활동을 시사한다.
• H II 영역 형성 후 약 0.5 Myr에 형성된 조각들은 약 1.55 pc의 반경과 약 1.6 × 10²² cm⁻²의 표면 밀도를 가지며, 관측된 응집체와 일치한다.
• N49에서의 높은 별 형성 효율은 강력한 별풍에 의해 증가되었으며, 이는 쉘의 압축과 안정성을 높여 바람에 의해 유도된 촉발을 지지한다.
• l = 30° 영역에서 76개의 H II 영역이 탐지되었으며, 이들 주변에 하이갈 소스의 밀도가 높아 촉발된 별 형성은 은하계에서 널리 퍼져 있고 중요한 과정임을 시사한다.