[论文解读] 2MASS wide field extinction maps: IV. The Orion, Mon R2, Rosette, and Canis Major star forming regions

M. Lombardi, J. Alves+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2011

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用 60

一句话总结

本研究利用 Nicer 和 Nicest 算法对约 2,200 平方度的猎户座、Mon R2、玫瑰星云和大犬座星形成区进行了高分辨率近红外消光图绘制，基于 1900 万颗 2MASS 恒星的数据。该图在 3 角分的分辨率下达到 0.03 mag 的 1-σ 敏感度，通过前景恒星密度建模测量了云的距离，并与独立的距离估计结果高度一致，揭示了这些云在质量和结构上的显著差异。

ABSTRACT

We present a near-infrared extinction map of a large region (approximately 2200 deg^2) covering the Orion, the Monoceros R2, the Rosette, and the Canis Major molecular clouds. We used robust and optimal methods to map the dust column density in the near-infrared (NICER and NICEST) towards ~19 million stars of the Two Micron All Sky Survey (2MASS) point source catalog. Over the relevant regions of the field, we reached a 1-sigma error of 0.03 mag in the K-band extinction with a resolution of 3 arcmin. We measured the cloud distances by comparing the observed density of foreground stars with the prediction of galactic models, thus obtaining d_{Orion A} = (371 +/- 10) pc, d_{Orion B} = (398 +/- 12) pc, $d_{Mon R2} = (905 +/- 37) pc, $d_{Rosette} = (1330 +/- 48) pc, and $d_{CMa} = (1150 +/- 64) pc, values that compare very well with independent estimates.

研究动机与目标

• 利用 2MASS 点源数据，生成银河系内主要星形成区的宽场、高动态范围近红外消光图。
• 通过将观测到的前景恒星密度与银河系模型预测进行比较，测量分子云的精确距离。
• 研究分子云的柱密度结构和质量分布，特别是低消光和高消光区域的特征。
• 通过与独立距离估计结果对比并分析消光律，评估消光测量的可靠性。
• 通过在不同物理分辨率下使用累积质量函数，量化云形态和质量分布的差异。

提出的方法

• 应用 Nicer（近红外颜色过量重访）和 Nicest（改进版 Nicer）算法，基于约 1900 万颗 2MASS 点源的 J、H 和 Ks 星等推导消光。
• 采用多波段、稳健的统计方法，校正恒星族分布和背景污染，最大限度减少消光估计中的系统误差。
• 使用标准的 Indebetouw 等（2005）消光律进行消光校准，但对 Mon R2 区域因年轻蓝星污染导致的异常行为进行了调整。
• 通过将观测到的前景恒星计数与 Robin 等（2003）银河系模型进行比较，以星源计数分布的峰值作为距离指示器，估算云的距离。
• 计算柱密度概率分布，并拟合对数正态函数，以表征不同区域中云的结构特征。
• 通过在等消光轮廓内积分质量生成累积质量函数，利用图像降质将物理分辨率统一至 FWHM ≈ 1.13 pc。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高角分辨率和低灵敏度极限下，猎户座、Mon R2、玫瑰星云和大犬座分子云的尘埃消光空间分布如何？
• RQ2 通过前景恒星密度与银河系模型比较得出的距离估计有多准确？与独立测量结果相比如何？
• RQ3 这些区域测得的消光律是否符合标准的 Indebetouw 等（2005）律？是否存在由于恒星族效应引起的偏差？
• RQ4 当以相同物理尺度解析时，具有不同形态（如致密型与丝状结构）的云的质量分布和累积质量函数有何差异？
• RQ5 消光零点和距离不确定性的系统误差在多大程度上影响了云质量的推导及其相对比较？

主要发现

• 消光图覆盖约 2,200 平方度，空间分辨率为 3 角分，K 波段 1-σ 敏感度为 0.03 mag，能够探测低柱密度气体。
• 云的距离测量结果为：d_OrionA = (371 ± 10) pc，d_OrionB = (398 ± 12) pc，d_MonR2 = (905 ± 37) pc，d_Rosette = (1330 ± 48) pc，d_CMa = (1150 ± 64) pc，与独立估计结果高度一致。
• 除 Mon R2 外，大多数区域的消光律与标准的 Indebetouw 等（2005）律一致；Mon R2 区域的超额消光归因于猎户座 OB1 星协中年轻蓝星的污染。
• 所有云的柱密度概率分布均能良好拟合为对数正态分布，表明云具有湍流且自引力主导的结构特征。
• 累积质量函数显示出明显的结构差异：如猎户座 A 和 λ Orionis 云的质量集中度分布不同，后者因物质弥散而表现出更急剧的下降。
• 在将所有图象降质至相同物理分辨率（FWHM ≈ 1.13 pc）后，内部结构的差异依然明显，致密云中的高消光平台得以保留，而弥散云则表现出质量分散特征。