[논문 리뷰] The ratio of N(C18O) and Av in Chamaeleon I and III-B using 2MASS and SEST

J. Kainulainen, K. Lehtinen외 1명|CERN Bulletin|2005. 10. 12.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 53인용 수 19

한 줄 요약

이 연구는 2MASS 적외선 광도 측정과 SEST C18O 선 자료를 이용하여 카마엘레온 I 및 III-B에서 N(C18O)/AV 비율을 조사한다. 평균 N(C18O)/AV 비율은 양 구름에서 유사하게 유지되며 약 2×10¹⁴ cm⁻² per (AV−2) 수준이지만, 지역적 변동성이 뚜렷하다: 항성 형성 영역에서는 먼지 입자에서 탈착된 결과로 비율이 증가하는 것으로 나타나며, 안정된 영역에서는 N(C18O) 대 AV 관계가 얕은 경향을 보여, 냉각되고 밀도가 높은 핵을 암시하며 CO 맵에서는 보이지 않는다.

ABSTRACT

We investigate the relationship between the C18O column density and the visual extinction in Chamaeleon I and in a part of the Chamaeleon III molecular cloud. The C18O column densities, N(C18O), are calculated from J=1-0 rotational line data observed with the SEST telescope. The visual extinctions, Av, are derived using JHK photometry from the 2MASS survey and the NICER color excess technique. In contrast with the previous results of Hayakawa et al. (2001), we find that the average N(C18O) / Av ratios are similar in Cha I and Cha III, and lie close to values derived for other clouds, i.e. N(C18O) ~ 2 x 10^14 cm^-2 (Av - 2). We find, however, clear deviations from this average relationship towards individual clumps. Larger than average N(C18O) / Av ratios can be found in clumps associated with the active star forming region in the northern part of Ch a I. On the other hand, some regions in the relatively quiescent southern part of Cha I show smaller than average N(C18O) / Av ratios and also very shallow proportionality between N(C18O) and Av. The shallow proportionality suggests that C18O is heavily depleted in these regions. As the degree of depletion is proportional to the gas density, these regions probably contain very dense, cold cores, which do not stand out in CO mappings. A comparison with the dust temperature map derived from the ISO data shows that the most prominent of the potentially depleted cores indeed coincides with a dust temperature minimum. It seems therefore feasible to use N(C18O) and Av data together for identifying old, dense cores in large scale mappings.

연구 동기 및 목표

• 분자구름 내에서 C18O 열량 밀도(N(C18O))와 시각적 투과도(AV) 간의 관계를 규명하여 질량 추적 성능을 향상시키는 것.
• N(C18O)/AV 비율의 차이가 항성 형성 활동 또는 밀도 및 온도와 같은 환경 조건과 관련이 있는지 조사하는 것.
• 특히 냉각되고 밀도가 높은 핵에서 다양한 간성 환경에서의 표준 N(H2)/N(C18O) 비율 가정의 신뢰성 평가.
• 2MASS 적외선 투과도 맵과 대규모 C18O 조사 자료를 병합하여 안정된 냉각되고 밀도가 높은 분자핵을 식별하는 데의 유용성 평가.
• 이전 N(C18O)/AV 측정치 간의 모순, 특히 하야카와 등(2001)과 본 연구 간의 결과 차이를 해결하는 것.

제안 방법

• 2MASS 전체천구 조사에서 확보한 JHK 광도 자료를 바탕으로 NICER 색초과 기법을 이용해 시각적 투과도(AV)를 유도.
• SEST 전파망원경으로 관측한 J=1-0 전이선 방출을 기반으로 국소 열역학적 평형(LTE)을 가정하여 C18O 열량 밀도(N(C18O))를 측정.
• 공간적 직접 비교를 위해 C18O 자료를 2′ 해상도의 2MASS 투과도 맵에 맞추어 스무딩 처리.
• 개별 클럽 및 영역의 N(C18O) 대 AV 도표를 작성하여 평균 비율에서의 이탈을 식별.
• ISO 자료에서 확보한 먼지 온도 맵과 N(C18O)/AV 이질성의 공간 분포를 비교하여 냉각되고 밀도가 높은 핵을 식별.
• 2MASS에서의 색색도표(J−H, H−K)를 활용해 적외선 과잉 방출을 보이는 젊은 항성 후보(YSO)를 식별.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 카마엘레온 I 및 카마엘레온 III-B에서 N(C18O)/AV 비율은 일관된가? 그리고 표준 값과 비교해보면 어떠한가?
• RQ2 카마엘레온 I의 북부 활성 항성 형성 영역에서는 먼지 입자에서 탈착된 결과로 N(C18O)/AV 비율이 증가하는가?
• RQ3 N(C18O) 대 AV 관계가 얕은 영역는 냉각되고 밀도가 높은 핵 내에서 분자 탈착을 나타내는가?
• RQ4 2MASS 투과도 맵과 대규모 C18O 조사 자료의 조합이 냉각되고 안정된 분자핵을 효과적으로 식별하는 데 유용한가?
• RQ5 이 연구에서의 N(C18O)/AV 비율과 하야카와 등(2001)이 보고한 카마엘레온 I에 대한 더 급격한 비율 간의 모순은 무엇에 기인하는가?

주요 결과

• 카마엘레온 I 및 카마엘레온 III-B에서 평균 N(C18O)/AV 비율은 약 2×10¹⁴ cm⁻² per (AV−2)로, 다른 분자구름에서 관측된 값과 일치한다.
• 카마엘레온 I의 북부 활성 항성 형성 영역에서는 평균 대비 1.3±0.2 배 높은 N(C18O)/AV 비율을 보이며, 충격 또는 복사에 의한 탈착으로 인해 기체 상태 C18O가 증가했음을 시사한다.
• 카마엘레온 I의 남부 안정된 영역에서는 일부 클럽에서 N(C18O) 대 AV 관계가 얕은 경향을 보이며, 고밀도 기체와 저온으로 인한 강한 분자 탈착이 일어나고 있음을 시사한다.
• N(C18O)/AV 도표에서 가장 두드러진 탈착 핵은 ISO 먼지 온도 맵에서 국소 최소값과 공간적으로 일치하며, 냉각되고 밀도가 높은 성질을 확인한다.
• 이전 연구와의 모순은 해당 연구에서 사용된 C18O 자료의 강도 척도 불일치로 기인함을 규명하여 이 문제를 해결하였다.
• 2MASS 색색도도표를 활용해 적외선 과잉 방출을 보이는 4개의 새로운 YSO 후보를 식별하였으며, 이는 저질량 항성 형성 활동이 계속되고 있음을 시사한다.