[論文レビュー] Triggered massive-star formation on the borders of Galactic HII regions. II. Evidence for the collect and collapse process around RCW 79

A. Zavagno, Lise Deharveng+5 more|ArXiv.org|Sep 12, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 41被引用数 91

ひとこと要約

本研究は、銀河のH II領域RCW 79の境界で発生する大質量星形成が、拡張するイオン化フロントが周囲のダスト層を圧縮・断片化させ、大質量コアを形成する「収集・崩壊」プロセスによって引き起こされたことを、多波長観測によって裏付けた。観測では、反対側に位置する高質量のミリ波コンデンセーションと、それに関連する若い明るいクラスIの源が確認され、圧縮された層の重力的崩壊が、大質量星形成を引き起こす主要なメカニズムであることが確認された。

ABSTRACT

We present SEST-SIMBA 1.2-mm continuum maps and ESO-NTT SOFI JHK images of the Galactic HII region RCW 79. The millimetre continuum data reveal the presence of massive fragments located in a dust emission ring surrounding the ionized gas. The two most massive fragments are diametrically opposite each other in the ring. The near-IR data, centred on the compact HII region located at the south-eastern border of RCW 79, show the presence of an IR-bright cluster containing massive stars along with young stellar objects with near-IR excesses. A bright near- and mid-IR source is detected towards maser emissions, 1.2 pc north-east of the compact HII region centre. Additional information, extracted from the Spitzer GLIMPSE survey, are used to discuss the nature of the bright IR sources observed towards RCW 79. Twelve luminous Class I sources are identified towards the most massive millimetre fragments. All these facts strongly indicate that the massive-star formation observed at the border of the HII region RCW 79 has been triggered by its expansion, most probably by the collect and collapse process.

研究の動機と目的

• 銀河のH II領域の縁縁部における大質量星形成を引き起こす物理的メカニズムを解明すること。特に、RCW 79を代表的な事例として焦点を当てる。
• 拡張するH II領域によって形成された圧縮シェル内に、大質量で重力的に不安定な断片が存在するかを特定することで、収集・崩壊仮説を検証すること。
• 近赤外および中赤外データを用いて、これらの断片に関連する若い星間物質（YSO）の性質と年齢を特定すること。
• 観測された形態と運動学が、Whitworthら（1994）の理論モデル（シェルの断片化とコア崩壊）を支持しているかどうかを評価すること。

提案手法

• SEST-SIMBA装置を用いて1.2-mm連続スペクトルマップを取得し、冷たいダスト放射を追跡し、RCW 79の周縁部に存在する大質量で密度の高い断片を同定した。
• ESO-NTT SOFI装置を用いてJHKsバンドの近赤外画像を取得し、赤外線過剰を示す埋め込まれた大質量星およびYSOを検出した。
• Spitzer GLIMPSE調査データ（8 μm）を活用して、多環芳香族炭化水素（PAH）が発光する光分解領域（PDR）を特定し、明るい赤外線源の位置を同定した。
• SuperCOSMOS調査のHα線放出を分析し、イオン化ガスの運動状態を評価し、シャンパン・フローの兆候を検出した。
• ミリ波コンデンセーションと赤外線源を照合することで、進行中または最近の高質量星形成の場所を同定した。
• クラスI YSOの光度と進化段階、およびコンパクトH II領域の年齢をもとに、断片化の時期を制約するための年齢推定を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 収集・崩壊モデルが予測するように、RCW 79を取り巻くダストリングに大質量で密度の高い断片が存在するか？
• RQ2 これらの断片の位置が、若い大質量星間物質または最近の星形成を示唆する明るい赤外線源と一致するか？
• RQ3 圧縮されたシェルの断片化が、Whitworthら（1994）のモデルが示すように重力的不安定性と崩壊に起因していると一致するか？
• RQ4 誘発された大質量星形成の時期は何か？また、H II領域およびその縁に位置するコンパクトH II領域の年齢とどのように関係しているか？
• RQ5 放射駆動インパクトや明るい縁付き雲の崩壊といった、追加の誘発メカニズムが、この領域の星形成に寄与している可能性はあるか？

主な発見

• RCW 79を取り巻くダストリングに、5つの大質量ミリ波コンデンセーションが検出された。そのうち最も質量の大きな2つの断片は、互いに反対側に位置していた。
• 最も質量の大きなミリ波コンデンセーションの方向に、12個の明るいクラスI YSOが同定され、進行中または最近の大質量星形成を示唆した。
• コンパクトH II領域から1.2 pc北東に位置する、メーザー放射を伴う明るい赤外線源が発見され、活発な高質量プロトスター形成の場であることが示された。
• コンパクトH II領域およびその励起星団、さらにクラスI YSOの年齢は約1.7 Myrと推定され、収集されたシェルの断片化が約10^5年前に発生したのと整合的であった。
• Hαの運動学からシャンパン・フローが推定されたことから、イオン化ガスが低密度領域を通って漏れ出していることが示され、シェルの断片化後に形成された可能性が高い。
• 断片とYSOの配置が特定の平面に沿って整列していることから、標準的な収集・崩壊モデルの球対称性とは矛盾しており、非球対称かつ不均一なモデルの必要性が示された。