[論文レビュー] Star formation triggered by the Galactic HII region RCW 120: First results from the Herschel Space Observatory

A. Zavagno, D. Russeil+11 more|arXiv (Cornell University)|May 10, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 15被引用数 58

ひとこと要約

本研究では、ハーシェルのPACSおよびSPIRE機器を用いて、銀河ヒイオン化領域RCW 120におけるこれまでに検出されていなかった深く埋め込まれた若い星形成対象（YSOs）を検出し、特徴づける。凝縮領域1に質量8–10 M⊙のクラス0プロト星が同定され、放射能トンネル効果による誘発星形成が確認され、イオン化波面から遠く離れた場所に、より若いYSOの連続体が存在することが明らかになった。これにより、制約付きSEDを用いた、同程度の質量を持つ源の異なる進化段階の直接比較が可能になった。

ABSTRACT

By means of different physical mechanisms, the expansion of HII regions can promote the formation of new stars of all masses. RCW 120 is a nearby Galactic HII region where triggered star formation occurs. This region is well-studied - there being a wealth of existing data - and is nearby. However, it is surrounded by dense regions for which far infrared data is essential to obtain an unbiased view of the star formation process and in particular to establish whether very young protostars are present. We attempt to identify all Young Stellar Objects (YSOs), especially those previously undetected at shorter wavelengths, to derive their physical properties and obtain insight into the star formation history in this region. We use Herschel-PACS and -SPIRE images to determine the distribution of YSOs observed in the field. We use a spectral energy distribution fitting tool to derive the YSOs physical properties. Herschel-PACS and -SPIRE images confirm the existence of a young source and allow us to determine its nature as a high-mass (8-10 MSun) Class 0 object (whose emission is dominated by a massive envelope) towards the massive condensation 1 observed at (sub)-millimeter wavelengths. This source was not detected at 24 micron and only barely seen in the MISPGAL 70 micron data. Several other red sources are detected at Herschel wavelengths and coincide with the peaks of the millimeter condensations. SED fitting results for the brightest Herschel sources indicate that, apart from the massive Class 0 that forms in condensation 1, young low mass stars are forming around RCW 120. The YSOs observed on the borders of RCW 120 are younger than its ionizing star, which has an age of about 2.5 Myr.

研究の動機と目的

• 遠赤外データを用いて、RCW 120におけるこれまでに検出されていなかった深く埋め込まれたYSOを同定すること。
• 特に短波長で検出されていないYSOの物理的性質を、SEDフィッティングにより特定すること。
• イオン化波面からの相対的年齢の順序を同定することで、RCW 120における星形成の歴史を調査すること。
• イオン化星からの放射が、密度の高い繊維を通過するトンネル効果によって星形成を誘発するという仮説を検証すること。
• 高精度なSED制約を用いて、同程度の質量だが異なる進化段階にあるYSOを比較すること。

提案手法

• 70–500 μmの深さと高解像度のPACSおよびSPIRE画像を取得し、冷たく埋め込まれたYSOを検出すること。
• 複数波長のフレックスを用いたスペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングにより、質量、全放射光度、進化クラスを導出すること。
• ハーシェル源をミリ波長の凝縮領域および既存のデータベース（2MASS、スパイトル、MIPSGAL）と照合すること。
• 遠赤外フレックスを用いて、24 μmで検出されていない源の、プロト星包みの質量と進化段階を制約すること。
• YSOの空間的分布をイオン化波面および密度の高い繊維構造と比較し、誘発メカニズムを推定すること。
• 24 μmの明るさが異なるが、スペクトル的特徴が類似したYSOのSEDフィッティング特性を比較し、進化順序を推定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RCW 120に、短波長で見えないが深く埋め込まれた、これまでに検出されていなかったYSOが存在するか？
• RQ2 70 μmでのみ検出された凝縮領域1の質量と、その進化段階は何か？
• RQ3 イオン化波面からの距離に応じてYSOの年齢が段階的に変化しており、H II領域による誘発星形成と整合的か？
• RQ4 密度の高い繊維を通じた放射能トンネル効果が、イオン化波面から遠く離れた場所に若い星が存在するのを説明できるか？
• RQ5 ハーシェルデータによるSEDフィッティングにより、同程度の質量だが異なる光度を持つYSOの進化順序を解明できるか？

主な発見

• 凝縮領域1に、質量8–10 M⊙のクラス0プロト星が同定され、包みの質量は約10^3 M⊙であった。これは、H II領域内で「集めて崩壊」するプロセスによって形成された最初の質量の大きなクラス0プロト星であると確認された。
• ハーシェルで検出された49個のYSOのうち25個が新規検出であり、主に高い消光率と短波長での低放射によるものであった。
• 年齢が5×10^4年未塔の最も若いYSOは、イオン化波面から最も遠く、特に凝縮領域5付近に存在し、放射能トンネル効果が誘発メカニズムである可能性を示唆している。
• SEDフィッティングにより、低質量YSO（0.8–4 M⊙）がRCW 120周辺で形成されており、イオン化星（2.5 Myr）より若い年齢であることが判明した。これは、誘発星形成のシナリオを支持する。
• 同様に見える源（例：源69と106）の24 μmの明るさの違いは、質量ではなく、SED制約に基づく進化段階の違いに起因するとされた。
• 本研究では、高精度な遠赤外SEDを用いることで、誘発星形成領域における同程度の質量だが異なる進化段階にあるYSOの、初めての直接比較が可能になった。