[논문 리뷰] Triggered massive-star formation on the borders of Galactic HII regions. II. Evidence for the collect and collapse process around RCW 79

A. Zavagno, Lise Deharveng외 5명|ArXiv.org|2005. 09. 12.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 41인용 수 91

한 줄 요약

이 연구는 은하수 H II 영역 RCW 79의 경계에서 거대성 형성의 원인이 전파되는 이온화 front가 주변 먼지 층을 압축하고 분열시켜 거대 핵을 형성하는 '수집 및 붕괴' 과정에 의해 유도된다는 다파장 증거를 제시한다. 관측 결과, 서로 반대편에 위치한 고질량 밀리미터 응집체와 관련된 젊고 밝은 Class I 소스가 확인되어, 압축된 층의 중력 수축이 거대성 형성의 주요 메커니즘임을 확인한다.

ABSTRACT

We present SEST-SIMBA 1.2-mm continuum maps and ESO-NTT SOFI JHK images of the Galactic HII region RCW 79. The millimetre continuum data reveal the presence of massive fragments located in a dust emission ring surrounding the ionized gas. The two most massive fragments are diametrically opposite each other in the ring. The near-IR data, centred on the compact HII region located at the south-eastern border of RCW 79, show the presence of an IR-bright cluster containing massive stars along with young stellar objects with near-IR excesses. A bright near- and mid-IR source is detected towards maser emissions, 1.2 pc north-east of the compact HII region centre. Additional information, extracted from the Spitzer GLIMPSE survey, are used to discuss the nature of the bright IR sources observed towards RCW 79. Twelve luminous Class I sources are identified towards the most massive millimetre fragments. All these facts strongly indicate that the massive-star formation observed at the border of the HII region RCW 79 has been triggered by its expansion, most probably by the collect and collapse process.

연구 동기 및 목표

• 은하수 H II 영역의 가장자리에서 거대성 형성의 물리적 메커니즘을 조사하며, 주요 사례 연구로 RCW 79를 집중적으로 분석한다.
• 확장하는 H II 영역에 의해 형성된 압축된 쉘에서 거대하고 중력적으로 불안정한 조각들을 식별하여 수집 및 붕괴 가설을 검증한다.
• 근적외선 및 중적외선 데이터를 활용하여 이러한 조각들과 관련된 젊은 별성 물체(YSO)의 성격과 연령을 규명한다.
• 관측된 형태와 운동학이 Whitworth 등(1994)의 이론 모델에서 예측한 쉘 분열 및 핵 붕괴와 일치하는지 평가한다.

제안 방법

• RCW 79의 가장자리에서 냉각 먼지 복사와 함께 거대하고 밀도 높은 조각들을 식별하기 위해 SEST-SIMBA 장비를 이용해 1.2-mm 연속 스펙트럼 맵을 확보했다.
• ESO-NTT SOFI 장비를 이용해 JHKs 근적외선 영상 데이터를 확보하여 내재된 고질량 성성과 적외선 과잉을 보이는 YSO를 탐지했다.
• Spitzer GLIMPSE 조사 데이터(8 μm)를 활용해 다환화합물(PAH)이 방출하는 영역(PDR)을 식별하고 밝은 적외선 소스의 위치를 특정했다.
• SuperCOSMOS 조사에서의 Hα 복사 데이터를 분석하여 이온화된 기체의 운동 상태를 평가하고 샴페인 플로우의 징후를 탐지했다.
• 밀리미터 응집체와 적외선 소스를 상호 연관시켜 현재 또는 최근에 거대성 형성이 일어나는 지역을 식별했다.
• Class I YSO의 밝기와 진화 단계, 그리고 밀도 높은 H II 영역의 연령 추정치를 적용하여 분열 시점의 제약 조건을 설정했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 수집 및 붕괴 모델이 예측하는 바와 같이, RCW 79를 둘러싼 먼지 고리에 거대하고 밀도 높은 조각이 존재하는가?
• RQ2 이러한 조각들의 위치가 최근의 별 형성 징후를 보이는 젊고 고질량의 별성 물체 또는 밝은 적외선 소스와 일치하는가?
• RQ3 압축된 쉘의 분열이 Whitworth 등(1994)의 모델에서 예측한 것처럼 중력 불안정성과 붕괴와 일치하는가?
• RQ4 유도된 거대성 형성 사건의 연령는 얼마이며, H II 영역과 그 가장자리에 위치한 밀도 높은 H II 영역의 연령와 어떤 관계가 있는가?
• RQ5 방사압에 의해 유도되는 압축 또는 밝은 가장자리가 있는 클라우드 붕괴와 같은 추가적인 유도 메커니즘이 이 지역의 별 형성에 기여하고 있는가?

주요 결과

• RCW 79를 둘러싼 먼지 고리의 일부에서 다섯 개의 거대한 밀리미터 응집체가 검출되었으며, 그 중 가장 질량이 큰 두 조각은 서로 반대편에 위치해 있었다.
• 가장 질량이 큰 밀리미터 응집체 부근에서 12개의 밝은 Class I YSO가 확인되어, 현재 또는 최근에 거대성 형성이 일어나고 있음을 시사한다.
• 밀도 높은 H II 영역에서 1.2 pc 북동쪽에 위치한 강력한 적외선 소스는 마이크로파 발진을 보이며, 활성적인 고질량 원시별 형성의 현장임을 나타낸다.
• 밀도 높은 H II 영역과 그를 자극하는 별 집단, 그리고 Class I YSO의 연령은 약 1.7 Myr로 추정되며, 수집된 쉘의 분열이 약 10^5년 전에 발생한 것으로 일치한다.
• Hα 운동학을 통해 유도된 샴페인 플로우의 존재는 이온화된 기체가 낮은 밀도 영역을 통해 빠져나가고 있음을 시사하며, 이는 쉘의 분열 이후에 형성된 것으로 보인다.
• 조각들과 YSO들이 특정 평면에 정렬되어 있는 것은 표준 수집 및 붕괴 모델의 구형 대칭성과 배치되므로, 비구형이고 비균일한 모델이 필요함을 시사한다.