[논문 리뷰] The first stars of the Rho Ophiuchi Dark Cloud. XMM-Newton view of Rho Oph and its neighbors

I. Pillitteri, S. J. Wolk외 2명|arXiv (Cornell University)|2016. 05. 24.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 56인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 라오 오피uchos A+B 이중성에 대한 XMM-Newton 53 ks 관측을 제시하며, 89개의 X선 소스를 탐지했으며, 이 중 5–10 Myr의 연령을 가진 22개의 디스크가 없는 Class III 젊은 항성들을 포함한다. 이 항성들은 L1688 핵의 북쪽에 위치한 더 오래된 고유한 군집을 이룬다. 이는 현재 L1688에서 활발히 진행 중인 항성 형성 이전에 일어난 초기 항성 형성 폭발을 시사하며, Upper Sco-Cen의 초신성 충격파에 기반한 유도 항성 형성 모델에 도전한다.

ABSTRACT

Star formation in molecular clouds can be triggered by the dynamical action of winds from massive stars. Furthermore, X-ray and UV fluxes from massive stars can influence the life time of surrounding circumstellar disks. We present the results of a 53 ks XMM-Newton observation centered on the Rho Ophiuchi A+B binary system. Rho Ophiiuchi lies in the center of a ring of dust, likely formed by the action of its winds. This region is different from the dense core of the cloud (L1688 Core F) where star formation is at work. X-rays are detected from Rho Ophiuchi as well as a group of surrounding X-ray sources. We detected 89 X-ray sources, 47 of them have at least one counterpart in 2MASS + All-WISE catalogs. Based on IR and X-ray properties, we can distinguish between young stellar objects (YSOs) belonging to the cloud and background objects. Among the cloud members, we detect 3 debris disk objects and 22 disk-less / Class III young stars. We show that these stars have ages in $5-10$ Myr, and are significantly older than the YSOs in L1688. We speculate that they are the result of an early burst of star formation in the cloud. An X-ray energy of $\ge5 imes10^{44}$ ergs has been injected into the surrounding medium during the past $5$ Myr, we discuss the effects of such energy budget in relation to the cloud properties and dynamics.

연구 동기 및 목표

• 라오 오피uchos A+B 시스템과 그 주변 지역의 X선 성질을 조사하여 항성 형성 역사 이해를 위해.
• X선 및 적외선 데이터를 사용하여 젊은 항성 물체(YSOs)와 디스크가 없는 항성들을 식별하고 분류하기 위해.
• 특히 L1688 핵의 북쪽 지역에 있는 항성들의 연령과 진화 상태를 평가하며, 먼지 고리 구조와의 관련성을 고려하기 위해.
• 거대 항성들에서 오는 X선 및 자외선 복사가 구름의 역학 및 디스크 진화에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 라오 오피uchos 지역에서 관측된 기포의 팽창과 일치하는 X선 복사 에너지 예산을 평가하기 위해.

제안 방법

• 라오 오피uchos A+B 이중성 중심의 53 ks XMM-Newton 관측을 수행하였다.
• 2MASS 및 All-WISE 목록과의 교차 식별을 통해 적외선 색상과 등급을 기반으로 물체를 분류하였다.
• X선 광도와 변동성을 사용하여 디스크가 있는 YSOs(Class I 및 II)와 디스크가 없는 젊은 항성들(Class III)을 구분하는 지표로 활용하였다.
• X선 및 적외선 데이터를 융합하여 탐지된 항성들의 연령과 진화 단계를 추정하였다.
• 과거 5 Myr 동안의 총 X선 에너지 출력을 계산하기 위해 포화된 L_X/L_bol ≈ 10^-3를 가정하여, 관측된 기포 팽창에 기여하는 역할을 평가하였다.
• 항성의 운동량을 분석하여 운동군을 식별하고 군집 형성 역사를 유추하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 라오 오피uchos A+B 주변 XMM-Newton 관측 영역에서 탐지된 젊은 항성 집단의 연령과 진화 상태는 무엇인가요?
• RQ2 이 지역의 항성들에서 관측된 X선 광도 함수와 변동성은 L1688 핵 지역과 비교해 어떻게 다릅니까?
• RQ3 라오 오피uchos 주변에서 관측된 부분적으로 개방된 먼지 고리의 기원은 무엇이며, 거대 항성들의 항성 바람은 그 형성에 어떤 역할을 합니까?
• RQ4 관측된 X선 에너지 출력은 주변 기포의 운동 에너지와 팽창 시간스케일을 설명하기에 충분한가요?
• RQ5 5–10 Myr의 디스크가 없는 항성 군집 존재는 Upper Sco-Cen의 초신성 충격파에 기반한 유도 항성 형성 모델을 도전합니까?

주요 결과

• 총 89개의 X선 소스가 탐지되었으며, 그 중 47개는 2MASS 및 All-WISE 목록과 대응되는 물체였다.
• 탐지된 소스 중 22개는 5~10 Myr의 연령을 가진 디스크가 없는 Class III 젊은 항성으로 분류되었으며, 이는 더 이른 시기의 항성 형성 사건을 시사한다.
• 전이 또는 잔여 디스크 물체는 단지 3개만 발견되어, L1688 핵(연령 ~1 Myr)보다 훨씬 진화된 디스크 소멸 상태임을 시사한다.
• 과거 5 Myr 동안의 X선 에너지 출력은 ≥5×10^44 erg로 추정되었으며, 이는 관측된 기포를 팽창시키기에 충분한 에너지였지만, 기포의 형성 시간(~1.2 Myr)은 항성들의 연령보다 짧았다.
• 22개의 디스크가 없는 항성들의 공간 분포와 운동량은 이들이 약 5 Myr 전에 현지에서 형성된 공시적 군집임을 시사하며, L1688의 더 젊은 YSO들과는 구별된다.
• 일부 항성에서 플레어 활동이 관측되었으며, 이들의 루프 길이는 약 1개의 항성 반지름 수준으로, 다른 젊은 활성 항성들과 일치한다.