[논문 리뷰] The AKARI FIS YSO Catalogue

L. Viktor Tóth, G. Marton외 7명|arXiv (Cornell University)|2013. 09. 24.

Astrophysics and Star Formation StudiesPhysics and Astronomy참고 문헌 60인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 AKARI Far-Infrared Surveyor와 WISE 광도 데이터를 사용하여 2차 판별 분석(QDA) 분류 기법을 적용해 도출한 44,001개의 젊은 항성 오브제크(YSO) 후보자로 구성된 전체 하늘에 대한 AKARI FIS YSO 목록을 제시한다. 이 방법은 YSO를 식별하는 데 90% 이상의 신뢰도를 달성하였으며, 후보자 중 76%는 이전에 목록에 등재되지 않은 것으로 나타났고, 주로 1등급 및 2등급 소스이며, 적성간 간성간성물질(ISM) 구조물, 예를 들어 적외선 고리와 플랑크의 냉각 클러스터와 강한 공간적 상관관계를 보였다.

ABSTRACT

We demonstrate the use of the AKARI survey photometric data in the study of galactic star formation. Our aim was to select young stellar objects (YSOs) in the AKARI FIS catalogue. We used AKARI Far-Infrared Surveyor and Wide-field Infrared Survey Explorer data to derive mid- and far-infrared colours of YSOs. Classification schemes based on Quadratic Discriminant Analysis have been given for YSOs. The training catalogue for QDA was the whole sky selection of previously known YSOs (i.e. listed in SIMBAD). A new catalogue of AKARI FIS YSO candidates including 44001 sources has been prepared. Reliability of the classification is over 90% as tested in comparison to known YSOs. As much as 76% of our YSO candidates are from previously uncatalogued type. The vast majority of these sources are Class I and II types according to the Lada classification. The distribution of AKARI FIS YSOs' is well correlated with that of the galactic ISM. Local over densities were found on infrared loops and towards the cold clumps detected by Planck.

연구 동기 및 목표

• 다중 파장 적외선 광도 데이터를 활용해 AKARI FIS 밝은 천체 목록 전체 하늘에서 젊은 항성 오브제크(YSO)를 식별하고 분류하는 것.
• 중간 및 적외선 영역의 색상 정보를 기반으로 한 강력한 분류 체계를 개발하여 YSO를 다른 항성 및 간성간성물질 소스와 구분하는 것.
• 적성간 간성간성물질(ISM) 구조물, 예를 들어 적외선 고리와 플랑크의 냉각 클러스터와 관련된 YSO 후보자의 대규모 공간 분포를 조사하는 것.
• SIMBAD에 기록된 알려진 YSO들과의 비교 및 통계적 검증 방법을 활용해 YSO 목록의 신뢰도와 완전성을 평가하는 것.
• YSO 표면 밀도와 ISM 성질 간의 상관관계 분석을 통해 별 형성의 물리적 조건과 임계 조건을 탐색하는 것.

제안 방법

• AKARI FIS 전천문 광도 데이터(65, 90, 140, 160 µm)와 WISE 중간 적외선 대역(3.4, 4.6, 12, 22 µm) 데이터를 활용해 소스 분류를 위한 다중 대역 적외선 색상 정보를 유도하였다.
• SIMBAD에서 확보한 알려진 YSO 기반 훈련 목록을 사용해 소스를 YSO 등급으로 분류하기 위해 2차 판별 분석(QDA)을 적용하였다.
• 기존 알려진 YSO들과의 교차 매칭을 통해 분류 신뢰도를 校정하였으며, 진정한 YSO를 식별하는 데 90% 이상의 정확도를 달성하였다.
• YSO 후보자의 공간 분포를 매핑하고, 은하계 CO 방출(Dame et al. 2001), 적외선 고리(GIRLs), 플랑크 초기 냉각 클러스터(ECCs)와 비교하였다.
• 관측된 고리 및 클러스터 주변 YSO 과잉 밀도의 통계적 유의성을 검증하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였다.
• 플랑크 ECC 클러스터와 CO 기수 밀도 분석을 기반으로 별 형성의 임계 기수 밀도 임계값(1.6×10²² cm⁻²)을 정의하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다중 파장 적외선 색상 정보를 활용한 AKARI FIS BSC 내 YSO 분류의 신뢰도와 완전성은 어떠한가?
• RQ2 AKARI YSO 후보자의 공간 분포는 적외선 고리 및 플랑크의 냉각 클러스터와 같은 은하계 ISM 구조물과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ3 별 형성이 유의미하게 촉진되는 분자 기수의 임계 기수 밀도는 얼마인가?
• RQ4 YSO는 특정한 ISM 특징, 예를 들어 적외선 고리 또는 냉각 클러스터와 선호적으로 연관되어 있으며, 이러한 연관성은 통계적으로 유의미한가?
• RQ5 YSO를 포함하는지 여부에 따라 플랑크 ECC 클러스터의 물리적 성질은 어떻게 다름?

주요 결과

• AKARI FIS YSO 목록에는 총 44,001개의 YSO 후보자가 포함되어 있으며, 이 중 76%는 이전에 목록에 등재되지 않은 소스이다.
• SIMBAD의 알려진 YSO들과의 검증을 통해 분류의 정확도가 90% 이상을 초과함을 확인하였다.
• YSO 후보자 중 대부분(90% 이상)이 Lada 분류 체계에 따라 1등급 또는 2등급으로 분류되었다.
• 98개의 적외선 고리(GIRLs)에서 YSO의 유의미한 과잉 밀도가 발견되었으며, 이 중 43개는 외부 은하계에서 별 형성 과잉이 통계적으로 유의미하게 나타났다.
• 플랑크 ECC 클러스터 중 41.4%는 주어진 클러스터의 주축 길이의 두 배 이내에 적어도 하나의 관련 YSO를 포함하고 있으며, YSO를 포함한 모든 클러스터는 온도가 6.7 K 이상이었다.
• 별 형성의 임계 기수 밀도 임계값으로 1.6×10²² cm⁻²가 확인되었으며, 이 이상의 기수 밀도를 가진 클러스터는 모두 이중 주축 반경 내에 YSO를 포함하고 있었다.