[논문 리뷰] The Serpens Molecular Cloud

C. Eiroa, A. A. Djupvik외 1명|ArXiv.org|2008. 09. 22.

Quantum optics and atomic interactions참고 문헌 2인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 세르펜스 분자운의 핵심 영역을 중심으로 다루며, 300개 이상의 다양한 진화 단계를 거친 저질량 항성 군집으로서의 밀도가 높고 청소년기인 밀도 높은 저질량 항성 군집으로서의 특징을 분석한다. 다중 파장 데이터를 통합하여 근적외선 과잉을 보이는 약 60개의 브라운드warf 후보자를 규명하고, 적외선, 가시광선, 적외선, 밀리미터파, 전파, X선 대역에서의 교차 식별이 이루어진 근적외선 소스의 통합 카탈로그를 제공하며, 현재까지의 합의된 거리로 약 230±20 pc를 제시한다.

ABSTRACT

The Serpens cloud has received considerable attention in the last years, in particular the small region known as the Serpens cloud core where a plethora of star formation related phenomena are found. This review summarizes our current observational knowledge of the cloud, with emphasis on the core. Recent results are converging to a distance for the cloud of ~ 230 +- 20 pc, an issue which has been controversial over the years. We present the gas and dust properties of the cloud core and describe its structure and appearance at different wavelengths. The core contains a dense, very young, low mass stellar cluster with more than 300 objects in all evolutionary phases, from collapsing gaseous condensations to pre-main sequence stars. We describe the behaviour and spatial distribution of the different stellar populations (mm cores, Classes 0, I and II sources). The spatial concentration and the fraction number of Class 0/Class I/Class II sources is considerably larger in the Serpens core than in any other low mass star formation region, e.g. Taurus, Ophiuchus or Chamaeleon, as also stated in different works. Appropriate references for coordinates and fluxes of all Serpens objects are given. However, we provide for the first time a unified list of all near-IR sources which have up to now been identified as members of the Serpens core cluster; this list includes some members identified in this review. A cross-reference table of the near-IR objects with optical, mid-IR, submillimeter, radio continuum and X-ray surces is also provided. A simple analysis has allowed us to identify a sample of ~ 60 brown dwarf candidates among the 252 near-IR objects; some of them show near-IR excesses and, therefore, they constitute an attractive sample to study very young substellar objects. (abridged)

연구 동기 및 목표

• 세르펜스 분자운 핵심부의 관측 데이터를 통합하고 통일하여, 모든 진화 단계를 거친 항성 집단에 초점을 맞춘다.
• 최근 관측 증거를 종합하여 오랫동안 끊어진 거리 측정에 대한 논란을 해결한다.
• 가시광선, 중간 적외선, 밀리미터파, 전파, X선 파장에서의 식별이 이루어진 근적외선 소스에 대한 포괄적이고 상호 참조 가능한 카탈로그를 제공한다.
• 근적외선 과잉과 광도 데이터를 활용하여 청소년기의 저질량 항성 물체, 특히 브라운드warf 후보자를 식별하고 특성화한다.
• DEOS 및 EC 81과 같은 주요 소스에서 관측된 활동성 분출 및 흐림 현상과 같은 일시적 현상, 그리고 분출과 기저부 구조를 분석한다.

제안 방법

• 2MASS, 스피처, 지상 관측 등 여러 조사에서 확보한 근적외선 소스를 가시광선, 중간 적외선, 밀리미터파, 전파, X선 대역과 교차 식별한다.
• 다중 파장 영상 및 스펙트로스코피(예: $K$-대역, Brγ, CO 밴드)를 활용하여 소스 성질 분석, 특히 디스크 신호 및 분출 형태를 분석한다.
• IRAC 및 MIPS 스피처 데이터 분석을 통해 주로 VV Ser 및 SVS 20 주변의 원형성 디스크 및 확장된 안개 상태를 연구한다.
• 근적외선 색-등급도를 적용하여 위치와 과잉 발광에 기반해 브라운드warf 후보자를 식별한다.
• IRAS, ISO 및 최근 재보정된 조사 자료의 암시 자료를 활용하여 먼지 열량 밀도와 온도를 추정하고, 거리 가정에 따른 보정을 수행한다.
• 편광된 적외선 및 발광선 데이터를 비교하여, SVS 20 주변의 고리형 구조와 같은 안개 상태 구조를 분석하고, 이들이 이중성 주위 디스크인지 또는 분출 공극인지를 구분한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 세르펜스 분자운 핵심부에 대한 가장 정확한 거리 추정치는 무엇이며, 이는 과거에 상충하는 측정치를 어떻게 조율하는가?
• RQ2 세르펜스 핵심부에서 청소년기 항성 물체(클래스 0, I, II)의 공간 분포와 진화 단계 비율은 투라우스, 오피구스, 카마엘레온과 같은 다른 저질량 항성 형성 영역과 비교해 어떻게 되는가?
• RQ3 세르펜스 핵심부에는 얼마나 많은 브라운드warf 후보자가 존재하며, 그 청소년기와 원형성 디스크 활동을 뒷받침하는 증거는 무엇인가?
• RQ4 DEOS 및 EC 81와 같은 소스에서 관측된 일시적 밝아짐과 흐림 현상의 원인은 무엇이며, 이는 그들의 물질 합착 역사에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 SVS 20 및 VV 세르펜스 주변의 안개 상태 구조의 본질은 무엇이며, 이는 분출 또는 디스크 구조와 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• 세르펜스 분자운은 이제 약 230±20 pc의 거리로 확고히 정립되었으며, 문헌에서 오랫동안 끊어진 논란을 해결하였다.
• 세르펜스 핵심부는 300개 이상의 물체를 포함하는 밀도가 높고 매우 청소년기인 저질량 항성 군집으로서, 프로트라스터 별핵에서 주계열 전 주자까지 모든 진화 단계를 거친다.
• 근적외선 소스 252개 중 약 60개의 브라운드warf 후보자가 식별되었으며, 많은 경우 근적외선 과잉을 보여 활성적인 원형성 디스크를 지니고 있음을 시사한다.
• 세르펜스 핵심부에서의 클래스 0/1/2 소스의 공간 집중도와 상대적 비율은 투라우스, 오피구스, 카마엘레온 등 다른 잘 알려진 항성 형성 영역을 뛰어넘는다.
• SVS 20 주변의 안개 상태 고리형 구조는 충격에 의해 자극된 H₂ 발광을 보이며, 편광 및 발광선 데이터에 따라 이중성 주위 디스크 또는 분출 공극으로 해석된다.
• DEOS(OO 세르펜티스)는 FU 오리온스 타입의 분출을 겪었으며, 9개월 이내로 4등급 이상 밝아졌고, 현재는 점차 어두워지고 있다. 이는 밀도 높은 환경과 물질 합착 디스크를 지닌 클래스 I 물체이며, 약 2011년경에 분출 이전 상태로 복귀할 가능성이 높다.