[論文レビュー] Observational study of sites of triggered star formation: CO and mid-infrared observations

J. S. Urquhart, L. K. Morgan+1 more|ArXiv.org|Feb 27, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 41被引用数 35

ひとこと要約

本研究では、CO、中赤外線、電波データを用いて南半球の45個の明るい縁を持つ雲（BRCs）における誘発星形成を調査した。写真イオン化駆動シャocksによって誘発されたとされるBRCsは24個にのぼり、そのうち14個は埋め込まれた中赤外線源、メーザー、COのウイングを示しており、現在星形成が活発に進行中である。残りの10個はより初期の進化段階にあり、HII領域の影響を受ける半数のBRCsのうち、現在星形成を行っているのは約30％にとどまることを示している。

ABSTRACT

(Abridged) Bright-rimmed clouds (BRCs) are isolated molecular clouds located on the edges of evolved HII regions where star formation is thought may have been triggered. In this paper we investigate the current level of star formation within a sample of BRCs and evaluate to what extent star formation may have been induced. We present the results of a programme of position-switched CO observations towards 45 southern BRCs. The 12CO, 13CO and C18O (J=1-0) were simultaneously observed using the 22m Mopra telescope. We complement these observations with archival mid-IR submm and radio data. Analysis of the CO, mid-IR and radio data result in the clouds being divided into three distinct groups. We refer to these groups as spontaneous, triggered, and zapped clouds, respectively. Comparing the physical parameters of spontaneous and triggered samples we find striking differences in luminosity, surface temperature and column density with all three quantities significantly enhanced for the clouds considered to have been triggered. Furthermore, we find strong evidence for star formation within the triggered sample by way of methanol and H_2O masers, embedded mid-IR point sources and CO wings, however, we find evidence of ongoing star formation within only two of the spontaneous sample. We have used CO, mid-IR and radio data to identify 24 of the 45 southern BRCs that are undergoing a strong interaction with their HII region. We can therefore exclude ~50% from future studies. 14 of the 24 interacting BRCs are found to be associated with embedded mid-IR point sources and we find strong evidence of that these clouds are forming stars. The absence of mid-infrared sources towards the remaining ten clouds leads us to conclude that these represent an earlier evolutionary stage of star formation.

研究の動機と目的

• 南半球の明るい縁を持つ雲（BRCs）における誘発星形成の広がりと性質を明らかにすること。
• 周囲のHII領域からの写真イオン化シャックがBRCsの星形成を誘発しているかどうかを評価すること。
• 多波長データに基づいてBRCsを進化段階（自発的、誘発的、「ショックを受けて」）に分類すること。
• 非誘発的対象を除外することでSFOカタログを精緻化し、将来のRDI（放射駆動的収縮）研究の正確性を向上させること。
• RDI機構がBRCsにおける星形成効率と初期質量関数への寄与を定量化すること。

提案手法

• Mopra 22m電波望遠鏡を用いて、45個の南半球BRCsに対して位置スイッチング12CO、13CO、C18O J=1–0線観測を実施した。
• COデータを、MSXおよびSpitzerのアーカイブ中赤外線データ、および文献からの既存の準ミリ波および電波データと統合した。
• BRCsを3つのグループに分類した：自発的（影響なし）、誘発的（強い相互作用）、「ショックを受けて」（CO検出なしだが強いイオン化フロントあり）。
• 自発的と誘発的サンプルの比較に、放射率、表面温度、および密度という主要物理パラメータを用いた。
• メタノールおよびH2Oメーザーの検出、埋め込まれた中赤外線点源、UCHII領域、および流れを示すCO線のウイングの検出により、進行中の星形成を同定した。
• 自発的と誘発的サンプル間の統計的比較を実施し、星形成活動および効率の差を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周囲のHII領域からの写真イオン化シャックによって、BRCsにおける星形成はどの程度誘発されているか？
• RQ2 SFOカタログに含まれる45個の南半球BRCsのうち、実際に誘発星形成を行っているのは何個か？
• RQ3 放射率、温度、密度という観点から、自発的形成と誘発的形成のBRCsにはどのような物理的差異があるか？
• RQ4 埋め込まれた中赤外線点源およびメーザーは、誘発BRCsにおける進行中の星形成の信頼できるトレーサーとみなせるか？
• RQ5 RDIに影響を受けるBRCsのうち、現在星形成を行っているのは何パーセントで、何パーセントはより初期の進化段階にあるか？

主な発見

• 45個の南半球BRCsのうち24個（約53％）が周囲のHII領域と強い相互作用を示し、『誘発的』または『ショックを受けて』と分類された。
• 誘発的サンプルは、自発的サンプルと比較して顕著に高い放射率（平均約3,000 L⊙）、表面温度、および密度を示した。
• 24個の誘発的BRCsのうち14個が、進行中の星形成を示す埋め込まれた中赤外線点源と関連していた。
• 残りの10個の誘発的BRCsは中赤外線源やその他の星形成トレーサーを示さず、イオン化駆動的収縮の初期段階にあると考えられる。
• 埋め込み源を有するBRCsの放射率は、それらを欠くものと比べて10倍以上にのぼり、RDIがより質量の大きな星の形成を促進するという仮説を支持する。
• サンプル全体のBRCsのうち、現在星形成を行っているのは約30％（45個中14個）にとどまり、HII領域の影響を受ける割合が50％であることを考えると、多波長データの活用が誤分類を避ける上で極めて重要であることが示された。