[논문 리뷰] Star formation triggered by the Galactic HII region RCW 120: First results from the Herschel Space Observatory

A. Zavagno, D. Russeil외 11명|arXiv (Cornell University)|2010. 05. 10.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 15인용 수 58

한 줄 요약

이 연구는 허셜의 PACS 및 SPIRE 기구를 사용하여 은하수 H II 영역 RCW 120 내에서 이전에 탐지되지 않은 깊이 잠겨 있는 젊은 항성 물체(YSO)를 탐지하고 특성화한다. 응축 1에 위치한 질량 8–10 M⊙인 Class 0 원시 항성 물체를 확인하고 방사선 터널링을 통한 촉발된 항성 형성을 확인하며, 이온화 front에서 더 멀리 떨어진 곳에 더 어린 YSO들이 존재하는 순서를 밝혀내어, 제약 조건이 부여된 SED를 사용해 유사 질량의 천체들이 다른 진화 단계에서 어떻게 직접 비교 가능한지를 가능하게 한다.

ABSTRACT

By means of different physical mechanisms, the expansion of HII regions can promote the formation of new stars of all masses. RCW 120 is a nearby Galactic HII region where triggered star formation occurs. This region is well-studied - there being a wealth of existing data - and is nearby. However, it is surrounded by dense regions for which far infrared data is essential to obtain an unbiased view of the star formation process and in particular to establish whether very young protostars are present. We attempt to identify all Young Stellar Objects (YSOs), especially those previously undetected at shorter wavelengths, to derive their physical properties and obtain insight into the star formation history in this region. We use Herschel-PACS and -SPIRE images to determine the distribution of YSOs observed in the field. We use a spectral energy distribution fitting tool to derive the YSOs physical properties. Herschel-PACS and -SPIRE images confirm the existence of a young source and allow us to determine its nature as a high-mass (8-10 MSun) Class 0 object (whose emission is dominated by a massive envelope) towards the massive condensation 1 observed at (sub)-millimeter wavelengths. This source was not detected at 24 micron and only barely seen in the MISPGAL 70 micron data. Several other red sources are detected at Herschel wavelengths and coincide with the peaks of the millimeter condensations. SED fitting results for the brightest Herschel sources indicate that, apart from the massive Class 0 that forms in condensation 1, young low mass stars are forming around RCW 120. The YSOs observed on the borders of RCW 120 are younger than its ionizing star, which has an age of about 2.5 Myr.

연구 동기 및 목표

• 원시적이고 깊이 잠겨 있는 YSO를 원거리 적외선 데이터를 사용하여 RCW 120에서 탐지하기.
• 특히 짧은 파장에서 탐지되지 않은 YSO의 물리적 성질을 SED 피팅을 통해 파악하기.
• 이온화 front에 대한 상대적 연령 순서를 식별함으로써 RCW 120의 항성 형성 역사를 조사하기.
• 이온화 별의 방사선이 밀도가 높은 필라멘트를 통해 터널링하여 항성 형성을 촉발한다는 가설을 검증하기.
• 유사 질량이지만 다른 진화 단계에 있는 YSO를 고정밀도 SED 제약 조건을 사용해 비교하기.

제안 방법

• 냉각된 잠겨 있는 YSO를 탐지하기 위해 70–500 μm 범위에서 깊고 고해상도의 PACS 및 SPIRE 이미지를 확보하기.
• 다중 파장 복사율을 사용하여 탐지된 천체의 스펙트럼 에너지 분포(SED) 피팅을 수행해 질량, 빛의 세기 및 진화 계열을 유도하기.
• 허셜 천체를 밀리미터 응축체와 기존 카탈로그(2MASS, 스피저, MIPSGAL) 간의 교차 식별하기.
• 특히 24 μm에서 탐지되지 않은 천체의 경우 원시 항성 물체의 환경 질량과 진화 단계를 원거리 적외선 복사율로 제약 조건 설정하기.
• 이온화 front와 조밀한 필라멘트에 대한 YSO의 공간 분포 분석을 통해 촉발 메커니즘 추론하기.
• 유사한 스펙트럼 특성을 가지지만 24 μm 밝기가 다른 YSO의 SED 피팅 성질을 비교하여 진화 순서 추론하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RCW 120 내에서 이전에 탐지되지 않았고 짧은 파장에서 보이지 않는 깊이 잠겨 있는 YSO가 존재하는가?
• RQ2 이미 70 μm에서만 탐지된 응축 1의 거대한 천체는 어떤 진화 단계에 있고, 물리적 질량은 얼마인가?
• RQ3 이온화 front에 가까운 곳에서 더 어린 YSO들이 공간적으로 연속적인 나이 순서를 보이며, H II 영역에 의한 촉발된 항성 형성과 일치하는가?
• RQ4 밀도가 높은 필라멘트를 통해 방사선이 터널링하여 이온화 front에서 더 멀리 떨어진 곳에 어린 항성이 존재하는 것을 설명할 수 있는가?
• RQ5 허셜 데이터를 사용한 SED 피팅을 통해 유사 질량이지만 다른 빛의 세기를 보이는 YSO의 진화 순서를 해결할 수 있는가?

주요 결과

• 응축 1에 위치한 질량 8–10 M⊙인 Class 0 원시 항성 물체가 확인되었으며, 환경 질량 약 10^3 M⊙로 확인되어 H II 영역 내에서 '수집-붕괴' 과정을 통해 형성된 첫 번째 질량이 큰 Class 0 원시 항성 물체임을 확인한다.
• 허셜로 탐지된 49개의 YSO 중 25개가 새로운 탐지 결과이며, 주로 고도의 흡수와 짧은 파장에서의 낮은 복사로 인해 이전에 탐지되지 않았다.
• 가장 어린 YSO(연령 <5×10^4년)는 이온화 front에서 가장 멀리 떨어진 곳, 특히 응축 5 근처에서 발견되어 방사선 터널링이 촉발 메커니즘으로 작용할 가능성이 높다.
• SED 피팅 결과, 저질량 YSO(0.8–4 M⊙)가 RCW 120 주변에서 형성되고 있으며, 이들의 연령은 이온화 별(2.5 Myr)보다 어린 것으로 나타나 촉발된 형성 시나리오를 지지한다.
• 예를 들어, 소스 69와 106처럼 외관상 유사한 천체들 간의 24 μm 밝기 차이는 질량이 아니라 SED 제약 조건에 기반한 다른 진화 단계 때문임을 확인했다.
• 이 연구는 고정밀도 원거리 적외선 SED를 통해 촉발된 항성 형성 영역에서 유사 질량이지만 다른 진화 단계에 있는 YSO를 처음으로 직접 비교한 사례를 제공한다.