[논문 리뷰] Expanding associations in the Vela-Puppis region: 3D structure and kinematics of the young population

T. Cantat-Gaudin, C. Jordi외 10명|Keele Research Repository (Keele University)|2018. 12. 19.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 87인용 수 32

한 줄 요약

이 연구는 Gaia DR2의 천체측위 및 광도 측정 자료를 이용해 벨라-푸피스 영역에서 8–50 Myr의 연령을 가진 일곱 개의 운동적으로 구분되는 팽창하는 젊은 항성 집단을 규명하였다. 비등방성 팽창과 연령의 부분구조는 난류 상태의 분자운에서 지속적인 항성 형성의 흔적을 보이며, 내부 기체 탈출 외부의 요인(예: 초신성)이 이 지역의 역학에 영향을 미쳤을 가능성이 있다.

ABSTRACT

The Vela-Puppis region is known to host the Vela OB2 association as well as several young clusters featuring OB and pre-main sequence stars. Several spatial and kinematic subgroups have been identified in the recent years. By grouping stars based on their positions and velocity we can address the quetion of the dynamical history of the region and the mechanisms that drove stellar formation. The Gaia DR2 astrometry and photometry enables us to characterise the 3D spatial and 3D kinematic distribution of young stars and to estimate the ages of the identified components. We use an unsupervised classification method to group stars based on their proper motions and parallax. We perform a study of the expansion rates of the different identified groups from 3D velocities, and from corrected tangential velocities. We make use of theoretical isochrones to estimate ages. The young stars can be separated into seven main groups of different ages and kinematical distribution. All groups are found to be expanding, although the expansion is mostly not isotropic. The size of the region, the age substructure, and the anistropic expansion rates are compatible with a prolonged period of star formation in a turbulent molecular cloud, and that the dispersion of the stars cannot be explained by gas expulsion alone.

연구 동기 및 목표

• 고정밀 Gaia DR2 자료를 활용해 벨라-푸피스 영역의 젊은 항성의 3차원 공간적 및 운동학적 구조를 규명하는 것.
• 이sovive 이론 모델과의 비교를 통해 운동학적 집단을 식별하고 연령를 추정하는 것.
• 이 지역의 역학적 역사 분석 및 내부 과정(예: 기체 탈출)이 아닌 외부 자극(예: 초신성)이 관측된 팽창을 이끌었는지 평가하는 것.
• 특히 NGC 2547 및 감마 벨로루스 클러스터와 관련된 젊은 항성 군집의 공간적 및 운동학적 부분구조를 규명하는 것.
• 현재의 운동학적 특성은 내부 메커니즘만으로 설명 가능한지, 외부 영향이 필요로 하는지 검증하는 것.

제안 방법

• Gaia DR2의 3차원 위치, 자기운동, 일식각 자료를 기반으로 비지도 학습 분류 알고리즘을 적용해 항성 군집을 군집화한 후.
• 3차원 속도를 계산하고, 은하계 X 및 Z 방향에서의 팽창 속도를 평가하기 위해 탄성 속도를 보정한 후.
• 식별된 운동학적 집단의 연령를 이론적 등등온선과 비교하여 추정한 후.
• 250–550 pc 거리 범위 내 약 600 제곱도의 영역에서 공간적 및 운동학적 부분구조를 분석한 후.
• 비등방성 팽창의 유의미성을 평가하여 외부 힘이 이 지역의 구조 형성에 기여했는지 추론한 후.
• 데이터 처리 및 시각화에 Astropy, scikit-learn, Matplotlib 등의 오픈소스 도구를 활용한 후.

Figure 1: Left: Composite of an IRIS 60 $\mu$ m image (Miville-Deschênes & Lagache 2005 ) and DSS optical image of the investigated region. Right: Distribution of PMS stars projected on the Galactic plane from Zari et al. ( 2018 ) . The radii of the concentric circles centred on the Sun increase fro

실험 결과

연구 질문

• RQ1 벨라-푸피스 영역의 젊은 항성들의 3차원 공간적 및 운동학적 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 식별된 항성 집단의 연령와 팽창 속도가 공간적 및 운동학적 부분구조와 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ3 관측된 팽창은 내부 과정(예: 기체 탈출)으로만 설명 가능한가, 아니면 외부 자극이 필요한가?
• RQ4 이 지역에서 지속적인 항성 형성 역사가 존재하는 증거가 있는가, 그리고 그는 연령 및 속도 분포에 어떻게 반영되는가?
• RQ5 운동학적 집단은 알려진 클러스터인 NGC 2547 및 감마 벨로루스 클러스터와 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• 약 8 Myr에서 50 Myr의 연령을 가진 일곱 개의 주요 운동학적 집단이 식별되었다.
• 모든 식별된 집단이 은하계 X 및 Z 축 방향으로 명백한 팽창을 보이며, 지속적인 천체역학적 진화의 흔적을 보였다.
• 대부분의 집단에서 비등방성 팽창이 관측되어 내부 기체 탈출 외부의 힘이 작용하고 있음을 시사했다.
• 공간적 위치와 연령 사이에 강한 상관관계는 발견되지 않았지만, 은하계 b 방향 속도(vb)와 연령 사이에 상관관계가 관측되어 비단조화적인 항성 형성 역사를 시사했다.
• 수백 파섹에 걸친 공간적 및 운동학적 부분구조는 난류 상태의 분자운에서 지속적인 항성 형성이 일어났음을 지지하는 시나리오를 뒷받침했다.
• 겹치는 확장된 집단의 존재와 인체적 벨로루스 쉘 내부에 위치한 제7집단의 위치는 '수집 및 붕괴' 또는 초신성 촉발 기원을 지지하며, '감싸고 눌러서' 형성된 메커니즘은 아님을 시사했다.

Figure 2: Photometric selection of young stars. The reference stars are the members of the young clusters Trumpler 10, NGC 2451B, NGC 2547, Collinder 135, Collinder 140, and the Gamma Velorum cluster (Pozzo 1). The dashed line corresponds to the zero-age main sequence for a PARSEC isochrone of metal