[논문 리뷰] Triggered massive-star formation on the borders of Galactic HII regions. I. A search for `collect and collapse' candidates

L. Deharveng, A. Zavagno외 1명|ArXiv.org|2004. 12. 22.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 47인용 수 128

한 줄 요약

이 논문은 확장하는 이온화 기체가 둘러싸인 분자의 쉘을 압축하고 분열시켜 새로운 별을 형성하는 '수집 및 붕괴' 메커니즘을 통해 촉발된 대량 별 형성의 주요 후보로 은하수 H II 영역 17개를 식별한다. 주요 기여는 근적외선 클러스터와 중간적외선 점원소가 주변부에 존재하는 영역를 대상으로 선별한 것으로, 이는 제2세대 별 형성의 강력한 징후이며, 이후 연구에서 다중 파장 관측을 통해 검증되었다.

ABSTRACT

Young massive stars or clusters are often observed at the peripheries of HII regions. What triggers star formation at such locations? Among the scenarios that have been proposed, the `collect and collapse' process is particularly attractive because it permits the formation of massive objects via the fragmentation of the dense shocked layer of neutral gas surrounding the expanding ionized zone. However, until our recent article on Sh 104, it had not been convincingly demonstrated that this process actually takes place. In the present paper we present our selection of seventeen candidate regions for this process; all show high-luminosity near-IR clusters and/or mid-IR point sources at their peripheries. The reality of a `collect and collapse' origin of these presumably second-generation stars and clusters will be discussed in forthcoming papers, using new near-IR and millimetre observations.

연구 동기 및 목표

• H II 영역 주변부에서 '수집 및 붕괴' 과정이 대량 별 형성을 촉발하고 있을 수 있는 후보 H II 영역를 식별하고 선별하는 것.
• 은하수 H II 영역에서 '수집 및 붕괴' 메커니즠포화된 관측적 증거가 장기간 부족한 문제를 해결하는 것.
• 근적외선 및 밀리미터 파장 관측을 통한 세부적 후속 관측을 위한 우선순위 목록을 제공하는 것.
• 주변 별 형성 영역에서 주요 및 보조 이온화 원천을 구분하여 촉발 메커니즘을 확인하는 것.
• '수집 및 붕괴' 과정이 중성 기체의 조밀하고 압축된 쉘에서 대량 별 또는 별 군집을 형성하는지 조사하는 것.

제안 방법

• H II 영역 주변부에 고광도 근적외선 클러스터와 중간적외선 점원소가 존재하는 영역를 기반으로 후보 영역를 선별함.
• IRAS, MSX, 2MASS의 중간적외선 및 근적외선 자료를 사용하여 H II 영역 경계에서 원형 및 젊은 항성 물체를 식별함.
• 밀리미터 연속 및 선 관측(예: IRAM, SEST, MAMBO)을 통해 밀도 높은 분자 쉘과 냉각 먼지 방출 고리 식별 기준을 적용함.
• 이온화 기체의 속도 이동(예: 샴페인 플로우)을 분석하여 주변 클러스터가 주요 이온화 원천인지 평가함.
• 분자 기체와 먼지 방출을 맵핑하여 압축되고 충격을 받은 층과 잠재적 분열 패tern을 탐지함.
• 관측된 형태(예: 고리 형태 먼지 구조)를 '수집 및 붕괴' 모델의 이론적 예측과 비교함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하수 H II 영역에서 '수집 및 붕괴' 과정의 관측 가능한 징후, 즉 조밀하고 압축된 쉘과 주변부 별 클러스터가 존재하는가?
• RQ2 H II 영역 주변부에 관측된 고광도 근적외선 클러스터와 중간적외선 점원소는 제2세대 대량 별 형성의 징후인가?
• RQ3 H II 영역 둘레의 분자 쉘은 모델이 요구하는 것처럼 충분히 조밀하고 연속적인가?
• RQ4 특히 고리 형태 먼지 구조와 같은 관측된 형태는 '수집 및 붕괴' 메커니즘으로 설명될 수 있는가, 아니면 다른 과정을 시사하는가?
• RQ5 이 영역의 주변 클러스터는 자신의 별에 의해 이온화되는가, 아니면 중심 H II 영역의 외부 이온화에 의해 촉발되는가?

주요 결과

• 고광도 근적외선 클러스터와 중간적외선 점원소가 H II 영역 주변부에 존재하는 것으로 인해 17개의 후보 영역가 식별됨.
• Sh 104, RCW 40, RCW 79, RCW 120 등 일부 영역는 냉각 먼지 방출의 거의 완전한 고리로 둘러싸여 있어 조밀하고 압축된 쉘을 나타냄.
• RCW 79에서는 여러 별 형성 단계를 관측함: 밀도 높은 H II 영역, H2O 마이크로파 방출원, 그리고 관련된 적외선 원천이 없는 먼지 응집체로, 지속적인 분열이 일어나고 있음을 시사함.
• Sh 104는 밀도 높은 분자 쉘과 분열의 명백한 증거를 보였으며, 이는 이전 연구(Deharveng 등 2003b)에서 '수집 및 붕괴' 과정의 확인을 보여줌.
• Sh 217 및 Sh 219의 경우 주변 물질은 주로 저밀도 원자 수소로 구성되어 있어 '수집 및 붕괴' 시나리오의 확실성이 낮음.
• Sh 219와 같은 일부 사례에서는 속도 이동이 '샴페인 플로우'를 시사하지만 중심 자극 별은 주변 클러스터와 구별되므로 외부 촉발을 지지함.