[논문 리뷰] The CIDA Variability Survey of Orion OB1 II: demographics of the young, low-mass stellar populations

César Briceño, Nuria Calvet외 12명|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 02.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 오리온 OB1 연합의 약 180 제곱도에 걸쳐 대규모 다시주기 광학 밝기 조사한 결과, 저질량 주진행 전 성운 성운 2,064개를 규명하였으며, 물질을 흡착하는 단계에서 흡착하지 않는 단계로 전이되는 새로운 C/W 유형의 T 타우리 별을 식별하였다. 이 연구는 OB1a(~10 Myr)에서 OB1b(~5 Myr)로, 분자운(~3 Myr)으로 이르는 연속적인 연령 기울기를 드러내었으며, 리튬 Li I 선의 농도 감소는 약 8.5 Myr 동안 지속되었고, 흡착은 2.1 Myr의 e-감쇠 시간 상수를 보이며 감소하였으며, 광학적 변동성은 CTTS에서 WTTS로 향해 감소하여 항성 활동이 점차 감소하는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

We present results of our large scale, optical, multi-epoch photometric survey of ~180 square degrees across the Orion OB1 association, complemented with extensive follow up spectroscopy. We map and characterize in an uniform way the off-cloud, low-mass, pre-main sequence populations. We report 2064, mostly K and M-type, confirmed T Tauri members. Most (59%) are located in the OB1a subassociation, 27% in OB1b, and 14% within the confines of the A and B molecular clouds. There is significant structure in the spatial distribution of the young stars. We characterize two new clusterings of T Tauri stars, HD 35762 and HR 1833 in the OB1a subassociation, and two stellar overdensities in OB1b. There is indication of two populations of young stars in the OB1b region, located at two different distances, which may be due to the OB1a subassociation overlapping on front of OB1b. The various groups and regions can be ordered in an age sequence that agrees with the long standing picture of star formation starting in Orion OB1a some 10-15 Myr ago. We define a new type of T Tauri star, the C/W class, objects we propose may be nearing the end of their accretion phase. We detect the observational signature of Li depletion in young K and M stars with a timescale of 8.5 Myr. The decline of the accretion fraction from ~2 - 10 Myr, implies an accretion e-folding timescale of 2.1 Myr. Finally, the median amplitude of the V-band variability shows the decline of stellar activity, from accreting Classical T Tauri stars to the least active field dwarfs.

연구 동기 및 목표

• 오리온 OB1 연합의 클라우드 외 저질량 주진행 전 성운 성운 인구를 균일한 다재주기 광학 밝기 및 스펙트로스코피로 맵핑하고 특성화하기.
• OB1a, OB1b 및 분자운 지역의 젊은 별들의 공간적 구조와 군집 특성 규명하기.
• 색상-등급도 및 이론적 등수선을 분석함으로써 오리온 OB1의 별 형성 연령 순서를 규명하기.
• Hα 변동성, 적외선 초과, 광학적 변동성을 바탕으로 CTTS와 WTTS 사이의 중간 단계인 새로운 진화 단계의 T 타우리 별 유형—C/W 유형—식별 및 분류하기.
• 리튬 농도 감소, 흡착 비율 감소, 항성 활동 진화의 시간 상수 측정하기

제안 방법

• CIDA, WIYN, 막달레인, SOAR, FLWO의 망원경을 사용하여 오리온 OB1 연합의 약 180 제곱도에 걸쳐 광역 다재주기 광학 밝기 조사 수행.
• M2FS, Hectospec, Hectochelle, FAST 등의 장비를 활용해 광학 스펙트럼 후속 관측을 실시하여 Hα 방출, Li I λ6707 등가폭, 적색 이동 속도 측정.
• Hα 선 강도 변동성, 적외선 초과, 광학적 밝기 변동성 기반으로 별들을 CTTS, WTTS, 새로운 C/W 유형으로 분류.
• 색상-등급도(CMDs)와 Baraffe 등(1998) 및 Siess 등(2000)의 이론적 등수선을 사용하여 별 군집의 연령 추정.
• 흡착 비율 감소 과정을 지수함수로 피팅하여 2.1 Myr의 e-감쇠 시간 상수 유도.
• 다양한 T 타우리 별 유형에서의 중앙 V-대역 변동성 진폭을 측정하여 자기 활동 진화 추적

실험 결과

연구 질문

• RQ1 오리온 성운 중심부 외의 오리온 OB1 연합에서 저질량 주진행 전 성운 성운의 공간 분포 및 군집 구조는 어떻게 되는가?
• RQ2 OB1a, OB1b 및 A/B 분자운 지역에서의 별 형성 연령 순서는 무엇이며, 기존의 연속적 형성 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 CTTS와 WTTS 사이의 중간 Hα 변동성, 적외선 초과, 광학적 변동성을 바탕으로 새로운 T 타우리 별 진화 단계를 식별할 수 있는가?
• RQ4 오리온 OB1의 K 및 M형 주진행 전 성운 성운에서 리튬 농도 감소의 시간 상수는 얼마이며, 이론 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 광학적 변동성 진폭(항성 활동의 대체 지표로 사용됨)은 흡착하는 CTTS에서 C/W 유형을 거쳐 흡착하지 않는 WTTS 및 현행 주계열 별로 어떻게 변화하는가?

주요 결과

• 조사에서 확인된 저질량 T 타우리 별은 총 2,064개로, 그 중 59%는 OB1a, 27%는 OB1b, 14%는 A/B 분자운에 위치해 있으며, 뚜렷한 공간적 구조가 드러났다.
• 두 개의 새로운 성운 집합이 식별되었으며, OB1a 내의 HD 35762 및 HR 1833 성운 집합은 25 Ori 성운 근처에 위치해 있으며, OB1b 내의 두 과잉 밀도(표시 I 및 II)는 총 231개의 T 타우리 별을 포함하고 있다.
• 오리온 성운 중심부를 둘러싸고 약 2°의 너비를 가진 젊은 별의 허브가 존재하며, 이는 북쪽의 NGC 1977, 남쪽의 NGC 1980의 저질량 성운 인구에 해당한다.
• OB1a(~10 Myr)에서 OB1b(~5 Myr)로, 분자운(~3 Myr)으로 이르는 연령 순서는 오랫동안 알려진 오리온의 연속적 별 형성 모델을 지지한다.
• Li I λ6707 선 등가폭 감소 시간 상수는 8.5 Myr이며, 이는 이론 모델 및 다른 별 형성 영역에서의 이전 연구 결과와 일치한다.
• 흡착 비율 감소는 2.1 Myr의 e-감쇠 시간 상수를 보이며, 이는 이전 연구 결과와 일치하며, 광학적 변동성 진폭은 CTTS에서 WTTS로 향해 감소하여 항성 활동이 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 나타났다.