[論文レビュー] Star formation history of CMa R1: I. Wide-field X-ray study of the young stellar population

J. Gregorio‐Hetem, T. Montmerle+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 46被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、広視野のROSAT X線データとVRI photometryを用いて、CMa R1領域の星形成歴を再構築し、これまでに検出されなかった、かつてのクラスタ（GU CMa）を明らかにした。このクラスタには約60人のメンバーがおり、質量は0.5 M☉まで低下し、年齢は最大10 Myrに達する。分子雲から離れた場所に位置しており、静穏な星形成を示している。一方、現在も活動中の若いZ CMaクラスタは、明確に分離されており、星雲の起源とは関係がない可能性が高い。

ABSTRACT

The CMa R1 star-forming region contains several compact clusters as well as many young early-B stars. It is associated with a well-known bright rimmed nebula, the nature of which is unclear (fossil HII region or supernova remnant). To help elucidate the nature of the nebula, our goal was to reconstruct the star-formation history of the CMa R1 region, including the previously unknown older, fainter low-mass stellar population, using X-rays. We analyzed images obtained with the ROSAT satellite, covering ~5 sq. deg. Complementary VRI photometry was performed with the Gemini South telescope. Colour-magnitude and colour-colour diagrams were used in conjunction with pre-main sequence evolutionary tracks to derive the masses and ages of the X-ray sources. The ROSAT images show two distinct clusters. One is associated with the known optical clusters near Z CMa, to which ~40 members are added. The other, which we name the "GU CMa" cluster, is new, and contains ~60 members. The ROSAT sources are young stars with masses down to M_star ~0.5 M_sun, and ages up to 10 Myr. The mass functions of the two clusters are similar, but the GU CMa cluster is older than the cluster around Z CMa by at least a few Myr. Also, the GU CMa cluster is away from any molecular cloud, implying that star formation must have ceased; on the contrary (as already known), star formation is very active in the Z CMa region.

研究の動機と目的

• 光学サーベイでは検出されない低質量で古く、かつての星の集団を特に特定すること。
• 明るいリムをもつ星雲Sh2-296に関連する若い星の集団の性質と年齢を特定すること。
• 星雲（Sh2-296）と周囲のクラスタとの関係、特にそれが化石HII領域または超新星残骸としての起源を持つかどうかを明確にすること。
• X線およびphotometricデータに基づいて、地域の星形成が現在も進行中かどうか、あるいは異なるクラスタで停止しているかどうかを評価すること。
• 新たに発見されたGU CMaクラスタと周囲の分子雲および拡散X線放射との関連を調査すること。

提案手法

• CMa R1領域の約5平方度をカバーするアーカイブROSAT Position-Sensitive Proportional Counter (PSPC) X線データを分析した。
• Gemini South望遠鏡を用いてVRI photometryを実施し、X線データを補完し、星の性質を導出する。
• 色-等級図および色-色図を構築し、準主系列星を特定し、質量および年齢を推定した。
• 観測されたX線源を理論的準主系列進化トレースと比較し、星の年齢および質量関数を推定した。
• IRAS 100 μmのダストマップおよび12CO/13CO分子線サーベイを用いて、星の分布と銀河間物質構造との相関を分析した。
• 近赤外過剰の検出を用いて原始星周囲ディスクの存在を評価し、GU CMaクラスタにおける風駆動ディスク分散の可能性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CMa R1領域における星形成歴、特に光学サーベイでは見えない低質量星の歴史は何か？
• RQ2 観測された二つのクラスタ（Z CMaおよびGU CMa）は、Sh2-296星雲の起源に関係しているか？
• RQ3 GU CMaクラスタにおける星形成活動はまだ進行中か、それとも周囲の分子物質が不足しているために停止しているか？
• RQ4 GU CMaクラスタとZ CMaクラスタの年齢差は何か？そして、星形成の誘発メカニズムに何を示唆するか？
• RQ5 質量の大きな星からの星風が、GU CMaクラスタにおける原始星周囲ディスクを分散させた可能性はあり、これは観測された近赤外過剰の欠如と整合的か？

主な発見

• ROSATデータにより、これまでに検出されなかった新しいクラスタ、GU CMaクラスタが特定された。このクラスタには約60人のメンバーがおり、濃密な分子雲から離れた場所に位置している。
• GU CMaクラスタはZ CMaクラスタよりも少なくとも数百万年古く、星の年齢は最大10 Myrに達し、質量は0.5 M☉まで低下している。
• GU CMaクラスタの質量関数はZ CMaクラスタと類似しており、年齢や位置が異なるにもかかわらず、初期質量関数が同等であることを示している。
• GU CMaクラスタ周囲に分子物質が存在しないことは、ここでの星形成が停止していることを示しており、Z CMa地域における継続的な活動とは対照的である。
• GU CMaクラスタでは、近赤外過剰を示す若い星の割合が極めて低く、星風が原始星周囲ディスクを分散させた可能性があると示唆され、年齢の古さと整合的である。
• Sh2-296星雲はGU CMaクラスタとは直接関連していない。この星雲を形成した星形成期は、星雲の出現より数百万年前に既に終了していた可能性が高い。