[论文解读] A gallery of bubbles - The nature of the bubbles observed by Spitzer and what ATLASGAL tells us about the surrounding neutral material

A. Zavagno, F. Schüller+8 more|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 99被引用 7

一句话总结

本研究利用多波长数据分析了102个斯皮策望远镜识别的红外泡状结构，发现其中86%的泡状结构包含由O-B2型恒星驱动的电离H ii区，且40%在边界处显示出致密冷尘埃壳层——这为通过收集-坍缩机制触发大质量恒星形成提供了有力证据。ATLASGAL巡天显示，28%的泡状结构存在相互作用的凝聚体，13%在相邻的尘埃团块中拥有超紧凑H ii区，表明银河系平面内普遍存在由反馈驱动的大质量恒星形成。

ABSTRACT

We attempt to determine the nature of the bubbles observed by Spitzer in the Galactic plane, mainly to establish if possible their association with massive stars. We take advantage of the very simple morphology of these objects to search for star formation triggered by HII regions, and to estimate the importance of this mode of star formation. We consider a sample of 102 bubbles detected by Spitzer-GLIMPSE, and catalogued by Churchwell et al.(2006). We use mid-infrared and radio-continuum public data to discuss their nature. We use the ATLASGAL survey at 870 micron to search for dense neutral material collected on their borders. Results: We find that 86% of the bubbles contain ionized gas detected by means of its radio-continuum emission at 20-cm. Thus, most of the bubbles observed at 8.0 micron enclose HII regions ionized by O-B2 stars. Ninety-eight percent of the bubbles exhibit 24 micron emission in their central regions. The ionized regions at the center of the 8.0 micron bubbles seem to be devoid of PAHs but contain hot dust. Among the 65 regions for which the angular resolution of the observations is high enough to resolve the spatial distribution of cold dust at 870 micron, we find that 40% are surrounded by cold dust, and that another 28% contain interacting condensations. The former are good candidates for the collect and collapse process, as they display an accumulation of dense material at their borders. The latter are good candidates for the compression of pre-existing condensations by the ionized gas. Eighteen bubbles exhibit associated ultracompact HII regions and/or methanol masers in the direction of dust condensations adjacent to their ionization fronts. Our results suggest that more than a quarter of the bubbles may have triggered the formation of massive objects.

研究动机与目标

• 确定银河系平面内斯皮策望远镜识别的红外泡状结构的本质，特别是其与大质量恒星的关联。
• 通过分析泡状结构边界处的致密中性物质，评估H ii区反馈在触发大质量恒星形成中的作用。
• 解决早期研究（如Churchwell et al. 2006）因角分辨率有限而低估H ii区关联性的矛盾。
• 利用ATLASGAL提供的高分辨率870 µm尘埃辐射，识别潜在的触发恒星形成区域。

提出的方法

• 使用来自CH06星表的102个泡状结构样本，这些结构在斯皮策-GLIMPSE 8.0 µm图像中被探测到。
• 通过MAGPIS巡天的20 cm射电连续辐射数据，将泡状结构与电离H ii区进行交叉识别。
• 分析斯皮策-MIPSGAL的24 µm辐射，研究电离区域周围的热尘埃和多环芳烃（PAHs）。
• 利用ATLASGAL巡天的高分辨率870 µm尘埃辐射，绘制泡状结构边缘的冷、致密中性物质分布。
• 在泡状结构边缘识别尘埃凝聚体和超紧凑H ii区，以评估恒星形成的触发情况。
• 将甲醇脉泽与致密H ii区与尘埃团块相关联，追踪大质量恒星形成的早期阶段。

实验结果

研究问题

• RQ1 斯皮策识别的红外泡状结构中，实际包含电离H ii区的比例是多少？这些H ii区主要由何种类型的恒星驱动？
• RQ2 泡状结构周围致密中性物质的分布在多大程度上支持收集-坍缩机制的触发恒星形成理论？
• RQ3 在泡状结构电离前沿相邻的尘埃凝聚体中，超紧凑H ii区和甲醇脉泽的出现频率如何？
• RQ4 泡状结构中心区域的多环芳烃（PAH）辐射、热尘埃与电离气体之间存在何种空间关系？
• RQ5 泡状结构的形态在多大程度上反映了其与周围中性物质的相互作用？

主要发现

• 在102个泡状结构中，86%表现出20 cm波段的射电连续辐射，表明其内部存在电离H ii区，主要由O-B2型恒星驱动。
• 98%的泡状结构在其核心区域显示出24 µm辐射，表明存在热尘埃；而电离核心区域缺乏多环芳烃（PAHs），但在周围光解离区可检测到PAHs。
• 在具有足够角分辨率的65个泡状结构中，40%在边界处显示出冷尘埃壳层，与触发恒星形成的收集-坍缩机制一致。
• 另有28%的泡状结构在边缘表现出相互作用的尘埃凝聚体，表明膨胀的H ii区可能压缩了预先存在的致密核心。
• 13个泡状结构在其相邻的尘埃凝聚体中拥有超紧凑H ii区，另有5个在类似位置检测到甲醇脉泽，表明由H ii区反馈触发的活跃大质量恒星形成。
• 本研究得出结论：超过25%的泡状结构可能经历了触发的大质量恒星形成，凸显了H ii区反馈在恒星形成过程中的重要性。