[논문 리뷰] Different evolutionary stages in massive star formation. Centimeter continuum and H2O maser emission with ATCA

Á. Sánchez-Monge, M. T. Beltrán외 6명|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 05.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 56인용 수 35

한 줄 요약

이 연구는 192개의 대질량 성성 영역에서 18.0 및 22.8 GHz에서의 ATCA 관측을 통해 센티미터 연속분광 및 H2O 매크로 방출을 분석하며, 밀리미터 및 적외선 데이터를 통해 진화 단계로 분류한다. H ii 영역과 매크로가 더 진화한 소스(유형 2 및 3)와 선호적으로 연관되어 있음을 확인하여 Molinari 등(2008)의 진화 순서를 검증하며, 시간이 지남에 따라 H ii 영역이 팽창하고 밀도가 감소함을 보여준다.

ABSTRACT

We present ATCA observations of the H2O maser line and radio continuum at 18.0GHz and 22.8GHz, toward a sample of 192 massive star forming regions containing several clumps already imaged at 1.2mm. The main aim of this study is to investigate the water maser and centimeter continuum emission (likely tracing thermal free-free emission) in sources at different evolutionary stages, using the evolutionary classifications proposed by Palla et al (1991) and Molinari et al (2008). We used the recently comissioned CABB backend at ATCA obtaining images with 20arcsec resolution in the 1.3cm continuum and H2O maser emission, in all targets. For the evolutionary analysis of the sources we used the millimeter continuum emission from Beltran et al (2006) and the infrared emission from the MSX Point Source Catalogue. We detect centimeter continuum emission in 88% of the observed fields with a typical rms noise level of 0.45mJy/beam. Most of the fields show a single radio continuum source, while in 20% of them we identify multiple components. A total of 214 centimeter continuum sources have been identified, likely tracing optically thin HII regions, with physical parameters typical of both extended and compact HII regions. Water maser emission was detected in 41% of the regions, resulting in a total of 85 distinct components. The low angular (20arcsec) and spectral (14km/s) resolutions do not allow a proper analysis of the water maser emission, but suffice to investigate its association with the continuum sources. We have also studied the detection rate of HII regions in the two types of IRAS sources defined by Palla et (1991) on the basis of the IRAS colours: High and Low. No significant differences are found, with large detection rates (>90%) for both High and Low sources. We classify the millimeter and infrared sources in our fields in three evolutionary stages following the scheme presented by ...

연구 동기 및 목표

• 다양한 파장의 데이터를 사용하여 대질량 성성의 진화 순서를 조사하기 위해.
• 다른 진화 단계에서 H2O 매크로와 센티미터 연속분광 방출(자유-자유 복사) 간의 연관성을 규명하기 위해.
• 라디오 및 밀리미터 데이터를 사용하여 Molinari 등(2008)의 3단계 진화 분류 체계의 타당성을 검증하기 위해.
• IRAS 색상 기반 분류(고도 및 저도) 간에 H ii 영역 및 매크로 탐지 비율이 다름을 평가하기 위해.
• 소스 연령과 진화 단계와 관련된 H ii 영역 및 매크로의 물리적 특성을 기술하기 위해.

제안 방법

• 18.0 GHz 및 22.8 GHz에서 ATCA 관측을 수행하였으며, CABB 백엔드를 사용하여 연속분광 및 H2O 매크로 방출에 대해 약 20″의 해상도를 확보하였다.
• 센티미터 연속분광 방출은 H ii 영역의 열적 자유-자유 복사의 추적자로 분석되었다.
• 스펙트럼 해상도 약 14 km s⁻¹ 및 각도 해상도 약 20″를 사용하여 H2O 매크로 방출을 탐지하고 연속분광 소스와 공간적으로 관련지었다.
• 진화 단계는 Molinari 등(2008)의 체계에 따라 분류되었다: 유형 1(밀리미터만), 유형 2(밀리미터 + 적외선), 유형 3(밀리미터 소스 근처에서 적외선만).
• 소스 유형을 정의하기 위해 Beltrán 등(2006)의 밀리미터 연속분광 데이터와 MSX 점원자료카탈로그의 적외선 데이터를 사용하였다.
• 진화 유형 및 IRAS 색상 유형 간에 H ii 영역 및 매크로 탐지 비율을 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Molinari 등(2008)이 정의한 3단계 진화 단계에서 H ii 영역 탐지 비율은 어떻게 변화하는가?
• RQ2 대질량 성성 영역에서 H2O 매크로와 센티미터 연속분광 소스 간의 공간적 및 스펙트럼적 연관성은 무엇인가?
• RQ3 진화 순서에서 유형 2와 유형 3로 분류된 소스 간에 H ii 영역의 특성(크기, 밀도)에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ4 IRAS 고도 및 저도 색상 유형 간에 H ii 영역 또는 H2O 매크로 탐지 비율에 차이가 있는가?
• RQ5 관측된 매크로 및 연속분광 특성이 Molinari 등(2008)의 진화 순서를 어느 정도 지지하는가?

주요 결과

• 관측된 영역의 88%에서 센티미터 연속분광 방출이 탐지되었으며, 일반적인 루트 평균 제곱 잡음은 0.45 mJy beam⁻¹이었으며, 이는 H ii 영역의 광범위한 존재를 시사한다.
• 모든 영역에서 총 214개의 별도의 H ii 영역이 식별되었으며, 이들의 물리적 특성은 확장형 및 콤팩트 H ii 영역 모두와 일치한다.
• H2O 매크로 방출은 41%의 영역에서 탐지되었으며, 총 85개의 별도의 매크로 성분이 확인되었으며, 주로 유형 1 및 유형 2 소스와 관련되어 있다.
• H ii 영역은 주로 유형 2 및 유형 3 소스와 연관되어 있으며, 이는 이들이 유형 1 소스보다 더 진화된 상태임을 확인한다.
• 유형 3 소스와 연관된 H ii 영역은 유형 2 소스와 비교해 약간 덜 조밀하고 크기가 더 크며, 시간이 지남에 따라 팽창하는 것과 일치한다.
• IRAS 고도 및 저도 색상 유형 모두에서 H ii 영역 탐지 비율이 90% 이상이었으며, 이는 두 유형 간에 유의미한 차이가 없음을 보여준다.