[论文解读] 2MASS wide field extinction maps: II. The Ophiuchus and the Lupus cloud complexe

M. Lombardi, C. J. Lada+1 more|ArXiv.org|Sep 22, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 35被引用 58

一句话总结

本研究基于2MASS数据，构建了覆盖1,672平方度蛇夫座和路嘉座分子云复合体的高分辨率消光图，采用Nicer方法在K波段实现0.05 mag的消光检测极限，空间分辨率达3角分。关键发现为：蛇夫座因含有更高比例的致密、高消光物质，其结构显著偏离湍流模型预测，且与活跃的恒星形成活动相关；而路嘉座则更符合湍流模型预测。

ABSTRACT

We present an extinction map of a ~1,700 deg sq region that encloses the Ophiuchus, the Lupus, and the Pipe dark complexes using 42 million stars from the Two Micron All Sky Survey (2MASS) point source catalog. The use of a robust and optimal near-infrared method to map dust column density (Nicer, described in Lombardi & Alves 2001) allow us to detect extinction as low as A_K = 0.05 mag with a 2-sigma significance, and still to have a resolution of 3 arcmin on our map. We also present a novel, statistically sound method to characterize the small-scale inhomogeneities in molecular clouds. Finally, we investigate the cloud structure function, and show that significant deviations from the results predicted by turbulent models are observed.

研究动机与目标

• 利用近红外测光数据，生成蛇夫座与路嘉座分子云复合体的广域、高灵敏度消光图。
• 采用统计上稳健的方法量化分子云结构中的小尺度非均匀性。
• 将观测到的云结构函数与理论湍流模型进行比较，评估其有效性。
• 研究尘埃面密度、云形态与恒星形成活动之间的关系。
• 估算等消光轮廓内质量分布，并评估未resolved致密核心对总质量估计的影响。

提出的方法

• 将Nicer（近红外色指数超额重访）方法应用于来自2MASS点源星表的4,200万条JHK测光测量数据，推导出尘埃消光。
• 采用多波段、最优近红外技术估算消光，K波段2-σ检测极限为0.05 mag，空间分辨率为3角分。
• 开发了一种新型统计估计器，用于量化消光图中致密核心区域的亚像素非均匀性。
• 计算消光图的结构函数，以分析空间相关性，并与She & Leveque（1994）的湍流理论模型进行比较。
• 从控制场中减去“平台”消光水平，以隔离云的本征结构并避免前景污染。
• 利用消光图计算等消光轮廓内累积质量，对未resolved致密核心进行修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 蛇夫座与路嘉座分子云的空间结构在多大程度上偏离湍流模型的预测？
• RQ2 致密核心区域（AK > 6–8 mag）的小尺度非均匀性在多大程度上影响消光测量与质量估计？
• RQ3 尽管大尺度形态相似，为何蛇夫座云的恒星形成活动显著高于路嘉座？
• RQ4 这些云的结构函数在多大程度上符合理论湍流标度律？
• RQ5 在高消光区域（AK > 1 mag）内，蛇夫座、路嘉座与管道云的质量分布如何比较？

主要发现

• Nicer方法在K波段实现了0.05 mag的2-σ检测极限，使在1,672平方度区域内探测极低消光结构成为可能。
• 蛇夫座云的结构函数表现出显著更平的标度指数，与路嘉座云及湍流模型相比，表明其致密物质浓度更高。
• 路嘉座云的结构函数可被She & Leveque（1994）湍流模型良好描述，表明湍流可能调控其结构并抑制致密气体形成。
• AK > 1 mag区域的质量占总场质量的不足1%，表明未resolved致密核心对总质量估计无显著偏差。
• 蛇夫座云中高消光物质（AK > 1.0 mag）的比例显著高于路嘉座或管道星云，与其中活跃的嵌入式恒星形成活动一致。
• 本研究证实，恒星形成主要发生在高消光、致密气体中（AV > 10 mag），这解释了为何蛇夫座是高产的恒星形成区，而路嘉座与管道星云则不活跃。