[논문 리뷰] The Nearest OB Association: Scorpius-Centaurus (Sco OB2)

T. Preibisch, Eric E. Mamajek|ArXiv.org|2008. 09. 02.

Space Exploration and Technology참고 문헌 2인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 최근 대량 성성의 가장 가까운 천체이자 스토르피우스-센터라우스 OB 연합(Sco OB2)에 대한 종합적인 연구를 제시하며, 상위 스토르피우스(5 Myr), 상위 센타urus-루푸스(16 Myr), 하위 센타urus-크루스(16 Myr)의 세 하위군으로 나누어 낮은 질량의 별과 백색왜성들을 식별하고 특성화한다. 0.1에서 20 M☉의 별 질량 함수를 수립하고 질량 범위에 걸쳐 일관된 연령을 확인하며, 약 35%의 구성원에서 먼지가 많은 태양계 외부의 디스크가 지속된다는 점을 규명하여, 초기 질량 함수가 잘리지 않았고 별 형성의 촉발 원인이 있음을 지지한다.

ABSTRACT

We summarize observational results on the stellar population and star formation history of the Scorpius-Centaurus OB Association (Sco OB2), the nearest region of recent massive star formation. It consists of three subgroups, Upper Scorpius (US), Upper Centaurus-Lupus (UCL), and Lower Centaurus-Crux (LCC) which have ages of about 5, 17, and 16 Myr. In Upper Scorpius, numerous studies have recently revealed hundreds of low-mass association members, including dozens of brown dwarfs. The empirical mass function could be established over the full stellar mass range from 0.1 M_sun up to 20 M_sun, and was found to be consistent with recent determinations of the field initial mass function. A narrow range of ages around 5 Myr was found for the low-mass stars, the same age as had previously (and independently) been derived for the high-mass members. This supports earlier indications that the star formation process in US was triggered, and agrees with previous conjectures that the triggering event was a supernova- and wind-driven shock-wave originating from the nearby UCL group. In the older UCL and LCC regions, large numbers of low-mass members have recently been identified among X-ray and proper-motion selected candidates. In both subgroups, low-mass members have also been serendipitously discovered through investigations of X-ray sources in the vicinity of better known regions (primarily the Lupus and TW Hya associations). While both subgroups appear to have mean ages of ~16 Myr, they both show signs of having substructure. Their star-formation histories may be more complex than that of the younger, more compact US group. ... (abstract abbreviated; see paper for full abstract).

연구 동기 및 목표

• 0.1 M☉에서 20 M☉의 범위에 걸쳐 스토르피우스-센터라우스 OB 연합(Sco OB2)의 전체 별 질량 함수를 특성화하기 위해.
• Sco OB2의 낮은 질량 별의 연령을 결정하고 고질량 별과 비교하여 공통의 기원을 테스트하기 위해.
• Sco OB2 구성원에서 원반의 존재와 진화를 조사하기 위해, 특히 먼지가 많은 원반을 중심으로.
• 다양한 파장의 관측 자료를 활용하여 상위 스토르피우스, 상위 센타urus-루푸스, 하위 센타urus-크루스의 세 하위군의 별 형성 역사를 탐색하기 위해.
• OB 연합에서의 초기 질량 함수(IMF)가 잘리거나 필드 IMF와 일치하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 대규모 다중 목적 스펙트로스코픽 조사 자료를 활용하여 상위 스토르피우스에서 수백 명의 낮은 질량 별 구성원과 수십 명의 백색왜성들을 식별하였다.
• X선 및 운동량 측정을 통한 후보자들을 조합하여 오래된 UCL 및 LCC 하위군에서 낮은 질량 별 구성원을 식별하였다.
• 스피처 우주 망원경 자료를 포함한 다중 파장 관측 자료를 활용하여 Sco OB2 구성원의 원반을 탐지하고 특성화하였다.
• 속도 및 광도 데이터 분석을 통해 항성 및 저질량 항성 물체의 정확한 연령과 구성원 확률을 유도하였다.
• 별 인구의 통계적 분석을 통해 전체 질량 범위에서 경험적 초기 질량 함수(IMF)를 구축하였다.
• 고질량 및 저질량 별 구성원에 대해 독립적인 연령 측정 기법을 적용하여 별 형성 시점의 일관성을 테스트하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Sco OB2의 초기 질량 함수(IMF)는 0.1 M☉에서 20 M☉의 전체 별 질량 범위에서 필드 IMF와 일치하는가?
• RQ2 상위 스토르피우스의 낮은 질량 별은 고질량 별과 동일한 연령(~5 Myr)을 가지는가? 이는 공통의 촉발 사건을 시사하는가?
• RQ3 Sco OB2 구성원에서 원반의 보편성과 진화 상태는 어떠한가? 특히 먼지가 많은 원반의 경우는?
• RQ4 더 오래된 하위군(UCL 및 LCC)은 단순한 한 번의 형성 시점 외에 더 복잡한 별 형성 역사를 보이는가?
• RQ5 상위 스토르피우스의 별 형성은 인근 UCL 그룹의 초신성 또는 바람에 의해 유도된 충격파에 의해 촉발되었을 수 있는가?

주요 결과

• Sco OB2의 경험적 초기 질량 함수(IMF)는 0.1 M☉에서 20 M☉의 전체 질량 범위에서 필드 IMF와 일치한다.
• 상위 스토르피우스의 낮은 질량 별은 약 5 Myr 중심의 좁은 연령 분포를 보이며, 고질량 별과 일치하는 연령을 가진다.
• 상위 스토르피우스의 별 형성 과정은 인근 UCL 하위군에서 기인한 초신성 또는 바람에 의해 유도된 충격파에 의해 촉발된 것으로 보인다.
• 약 35%의 Sco OB2 구성원이 냉각된 먼지가 많은 먼지 원반을 유지하고 있으며, 이는 지속적인 원반 진화와 천체 형성의 진행을 시사한다.
• 더 오래된 하위군(UCL 및 LCC)은 더 어린, 더 조밀한 상위 스토르피우스 그룹과 비교해 복잡한 구조적 특징과 더 복잡한 별 형성 역사를 보인다.
• 흡착 중인 별과 원반을 가진 별, 그리고 먼지 원반의 존재는 원반 진화가 이들 영역에서 약 10–16 Myr 동안 진행된다는 시나리오를 지지한다.