[論文レビュー] A SCUBA imaging survey of ultracompact HII regions: The environments of massive star formation

M. A. Thompson, J. Hatchell+3 more|ArXiv.org|Apr 10, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 122被引用数 60

ひとこと要約

105個のIRAS選択ultracompact HII領域を対象としたSCUBA調査では、90%が準ミリ波長クラウドに関連しており、105の領域で合計155個のクラウドが検出された。電波が強いクラウドは標準的なUC HII領域モデルとよく一致するが、電波が弱いクラウド（おそらくUC HII領域の前段階にある対象）は、HMPOと同様に形態的・放射的特徴を示しており、大質量星形成の初期段階を示唆している。

ABSTRACT

We present a SCUBA submillimetre (450 & 850 micron) survey of the environment of 105 IRAS point sources, selected from the Wood & Churchwell (1989a) and Kurtz, Churchwell & Wood (1994) radio ultracompact (UC) HII region surveys. We detected a total of 155 sub-mm clumps associated with the IRAS point sources and identified three distinct types of object: ultracompact cm-wave sources that are not associated with any sub-mm emission (sub-mm quiet objects), sub-mm clumps that are associated with ultracompact cm-wave sources (radio-loud clumps); and sub-mm clumps that are not associated with any known ultracompact cm-wave sources (radio-quiet clumps). 90% of the sample of IRAS point sources were found to be associated with strong sub-mm emission. We consider the sub-mm colours, morphologies and distance-scaled fluxes of the sample of sub-mm clumps and show that the sub-mm quiet objects are unlikely to represent embedded UC HII regions unless they are located at large heliocentric distances. Many of the 2.5 arcmin SCUBA fields contain more than one sub-mm clump, with an average number of companions (the companion clump fraction) of 0.90. The clumps are more strongly clustered than other candidate HMPOs and the mean clump surface density exhibits a broken power-law distribution with a break at 3 pc. We demonstrate that the sub-mm and cm-wave fluxes of the majority of radio-loud clumps are in excellent agreement with the standard model of ultracompact HII regions. We speculate on the nature of the radio-quiet sub-mm clumps and, whilst we do not yet have sufficient data to conclude that they are in a pre-UC HII region phase, we argue that their characteristics are suggestive of such a stage.

研究の動機と目的

• 450 μmおよび850 μmでのSCUBAイメージングを用いて、ultracompact HII領域の準ミリ波長環境を調査すること。
• 電波および準ミリ波長の関連性に基づいてクラウドを分類すること：電波が弱い、電波が強い、および準ミリ波長が弱い対象。
• 準ミリ波長クラウドの物理的性質および集積度を、大質量星形成と関連付けて評価すること。
• 電波が弱いクラウドが、大質量星形成におけるultracompact HII領域の前段階を表しているかどうかを評価すること。
• 準ミリ波長ピークと電波放射するHII領域との空間的関係を特定すること。

提案手法

• Wood & Churchwell (1989a)およびKCW94 (1994)の電波調査から選ばれた105個のIRAS点源を対象に、450 μmおよび850 μmでのSCUBA準ミリ波長イメージング調査を実施した。
• クラウドを3種類に分類した：準ミリ波長が弱い（準ミリ波長放射なし）、電波が強い（cm波長源と関連する準ミリ波長クラウド）、電波が弱い（既知の電波源と関連しない準ミリ波長クラウド）。
• 準ミリ波長の放射度、色、形態、距離補正放射度を測定し、物理的性質を評価した。
• クラウド同伴物の割合（CCF）およびクラウド同伴物の平均表面密度を計算し、集積度を定量化した。
• 電波が強いクラウドについて、標準的なultracompact HII領域モデルを用いて観測された850 μmおよびcm波長放射度を比較した。
• 準ミリ波長ピークと電波源との間の角度的ずれを分析し、イオン化放射による高密度物質の除去（クリアリング）を推測した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ultracompact HII領域の準ミリ波長環境は何か？ そして、そのクラウドは電波放射とどのように関連しているか？
• RQ2 電波が弱い準ミリ波長クラウドは、大質量星形成におけるultracompact HII領域の前段階と整合的か？
• RQ3 電波が強い対象と電波が弱い対象の間で、準ミリ波長クラウドの形態的および放射的性質にはどのような相違があるか？
• RQ4 準ミリ波長クラウドの空間的分布および集積度は何か？ これは大質量星形成領域における物理的構造を反映しているか？
• RQ5 電波が強いクラウドにおける観測された準ミリ波長およびcm波長放射度は、標準的なUC HII領域モデルの予測とどの程度一致するか？

主な発見

• 105個のIRAS点源の90%が強く準ミリ波長放射を示しており、これは広範にわたる高密度クラウド環境を示している。
• クラウド同伴物の割合（CCF）は0.90 ± 0.07であり、HMPOの0.65と比べ顕著に高い。これは、UC HII領域環境におけるより強い集積度を示唆している。
• クラウド同伴物の平均表面密度は、3 pcで折り返し点を持つべき乗則的分布を示しており、大質量集団形成の自然なスケールを示している可能性がある。
• 電波が強いクラウドは、標準的なUC HII領域モデルと良好に一致しており、Lyman連続放射の放射度が850 μmとcm波長放射度比と一致している。
• 電波が弱いクラウドは、距離補正放射度が低く、電波が強いクラウドと同様の形態を示しており、より初期の進化段階にある可能性がある。
• UC HII領域は、通常、準ミリ波長ピークから≥10″ずれており、おそらくイオン化による物質のクリアリングによるもので、中央距離5 kpcの中央値をもとに推定されたクリアリング半径は約0.1 pcである。