[논문 리뷰] The Carina Flare: What can fragments in the wall tell us?

Richard Wünsch, Pavel Jáchym외 6명|arXiv (Cornell University)|2011. 11. 18.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 30인용 수 14

한 줄 요약

이 연구는 카라이나 플레어 슈퍼쉘의 분자운 G285.90+4.53 내에서 고해상도 APEX 13 CO(J=2–1) 및 C 18 O(J=2–1) 관측을 통해 51개의 조각을 규명한다. 연구는 클럽 질량 함수와 일반적인 조각 간격이 압력 보조 중력 불안정성(PAGI)에 의해 가장 잘 설명됨을 발견하였으며, 외부 압력 ∼1.4×10⁻¹² dyne cm⁻² 및 표면 밀도 9×10⁻⁴ g cm⁻² 가 필요하며, 이는 껍질의 전반적 성질과 일치한다.

ABSTRACT

$^{13}$CO(J=2--1) and C$^{18}$O(J=2--1) observations of the molecular cloud G285.90+4.53 (Cloud~16) in the Carina Flare supershell (GSH287+04-17) with the APEX telescope are presented. With an algorithm DENDROFIND we identify 51 fragments and compute their sizes and masses. We discuss their mass spectrum and interpret it as being the result of the shell fragmentation process described by the pressure assisted gravitational instability - PAGI. We conclude that the explanation of the clump mass function needs a combination of gravity with pressure external to the shell.

연구 동기 및 목표

• 카라이나 플레어 슈퍼쉘 벽의 분자 클럽 기원을 조사하기 위해.
• 클라우드 16에서 관측된 클럽 질량 함수(CMF) 및 조각 간격이 중력 분열 메커니즘으로 설명될 수 있는지 판단하기 위해.
• 관측된 클럽 성질을 사용하여 압력 보조 중력 불안정성(PAGI) 모델의 예측을 검증하기 위해.
• 관측된 조각 질량과 간격에서 유도된 외부 압력 및 표면 밀도를 제약 조건으로 설정하기 위해.
• 껍질의 분열이 중력만으로 발생하는지, 아니면 외부 압력 지지가 필요로 하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 0.34 pc 공간 해상도에서 APEX 망원경을 사용하여 고해상도 13 CO(J=2–1) 및 C 18 O(J=2–1) 선 관측을 수행하였다.
• 발광 데이터에서 51개의 고유한 클럽을 식별하기 위해 DENDROFIND 알고리즘을 적용하였으며, 피크 플럭스, 크기, 질량을 측정하였다.
• 관측된 클럽 분포에서 클럽 질량 함수(CMF) 및 일반적인 조각 간격(dMST)을 유도하였다.
• PAGI 모델을 사용하여 껍질 표면 밀도(Σ) 및 외부 압력(P_EXT)에 따른 조각 질량 및 간격을 예측하였다.
• 관측된 클럽 성질(m_CMF = 10 M⊙, d_MST = 1.7 pc)을 PAGI 등고선과 일치시켜 Σ 및 P_EXT를 유추하였다.
• 유추된 외부 압력 및 표면 밀도를 껍질 벽의 전반적 성질(M ~ 10⁶ M⊙, R ~ 150 pc)에서 독립적으로 추정한 값과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클라우드 16에서 관측된 클럽 질량 함수는 중력 분열만으로 설명될 수 있는가?
• RQ2 카라이나 플레어 벽에서 관측된 조각 질량 및 간격을 재현하기 위해 필요한 외부 압력 및 표면 밀도는 무엇인가?
• RQ3 압력 보조 중력 불안정성(PAGI) 모델은 클라우드 16에서 관측된 클럽 성질과 일치하는가?
• RQ4 관측된 클럽 성질은 껍질 분열에 대한 PAGI 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 카라이나 플레어의 분열 과정은 중력 외에 외부 압력 지지가 필요로 하는가?

주요 결과

• APEX 관측은 공간 해상도 0.34 pc에서 클라우드 16 내 51개의 클럽을 해결하였으며, 이는 이전 NANTEN 데이터보다 더 작은 척도의 분열을 보여준다.
• 클럽 질량 함수의 피크(m_CMF)는 10 M⊙이며, 일반적인 조각 간격(d_MST)은 1.7 pc로, APEX 데이터에서 측정되었다.
• 관측된 클럽 성질은 PAGI 모델과 일치하며, 껍질 표면 밀도 Σ = 9×10⁻⁴ g cm⁻² 및 외부 압력 P_EXT = 1.4×10⁻¹² dyne cm⁻² 가 필요하다.
• 유도된 표면 밀도는 총 질량과 반경을 기반으로 한 카라이나 플레어 슈퍼쉘의 평균 표면 밀도(Σ ~ 7×10⁻⁴ g cm⁻²)와 뛰어난 일치를 보인다.
• 필요로 하는 외부 압력은 z ~ 250 pc에서의 국소 열압력을 초과하며, 난류 또는 자기장과 같은 추가 지지 메커니즘이 필요함을 시사한다.
• 결과는 이 지역의 클럽 질량 함수가 중력만으로 설명될 수 없으며, 분열 과정을 안정화시키기 위해 외부 압력이 필요하다는 것을 시사한다.