[论文解读] A SCUBA imaging survey of ultracompact HII regions: The environments of massive star formation

M. A. Thompson, J. Hatchell+3 more|ArXiv.org|Apr 10, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 122被引用 60

一句话总结

对105个IRAS选中的超紧凑HII区的SCUBA巡天显示，90%与亚毫米波团块相关联，共检测到155个团块分布在105个场中。射电明亮的团块与标准超紧凑HII区模型高度一致，而射电安静的团块——可能为超紧凑HII区形成前的阶段——在形态和流量上与高密度大质量恒星形成对象（HMPOs）相似，表明其可能代表大质量恒星形成的早期阶段。

ABSTRACT

We present a SCUBA submillimetre (450 & 850 micron) survey of the environment of 105 IRAS point sources, selected from the Wood & Churchwell (1989a) and Kurtz, Churchwell & Wood (1994) radio ultracompact (UC) HII region surveys. We detected a total of 155 sub-mm clumps associated with the IRAS point sources and identified three distinct types of object: ultracompact cm-wave sources that are not associated with any sub-mm emission (sub-mm quiet objects), sub-mm clumps that are associated with ultracompact cm-wave sources (radio-loud clumps); and sub-mm clumps that are not associated with any known ultracompact cm-wave sources (radio-quiet clumps). 90% of the sample of IRAS point sources were found to be associated with strong sub-mm emission. We consider the sub-mm colours, morphologies and distance-scaled fluxes of the sample of sub-mm clumps and show that the sub-mm quiet objects are unlikely to represent embedded UC HII regions unless they are located at large heliocentric distances. Many of the 2.5 arcmin SCUBA fields contain more than one sub-mm clump, with an average number of companions (the companion clump fraction) of 0.90. The clumps are more strongly clustered than other candidate HMPOs and the mean clump surface density exhibits a broken power-law distribution with a break at 3 pc. We demonstrate that the sub-mm and cm-wave fluxes of the majority of radio-loud clumps are in excellent agreement with the standard model of ultracompact HII regions. We speculate on the nature of the radio-quiet sub-mm clumps and, whilst we do not yet have sufficient data to conclude that they are in a pre-UC HII region phase, we argue that their characteristics are suggestive of such a stage.

研究动机与目标

• 利用450和850 μm波段的SCUBA成像，研究超紧凑HII区的亚毫米波环境。
• 根据射电与亚毫米波的关联性对团块进行分类：射电安静、射电明亮及亚毫米波安静的天体。
• 评估亚毫米波团块的物理性质及其在大质量恒星形成中的聚集特性。
• 评估射电安静的团块是否代表大质量恒星形成中超紧凑HII区形成前的阶段。
• 确定亚毫米波峰值与射电发射的HII区之间的空间关系。

提出的方法

• 对来自Wood & Churchwell (1989a) 和 KCW94 (1994) 射电巡天的105个IRAS点源，进行了450和850 μm波段的SCUBA亚毫米波成像巡天。
• 识别并分类团块为三类：亚毫米波安静（无亚毫米波发射）、射电明亮（与厘米波源相关联的亚毫米波团块）和射电安静（无已知射电源的亚毫米波团块）。
• 测量亚毫米波流量、颜色、形态及距离校准后的流量，以评估其物理性质。
• 计算伴星团块分数（CCF）和团块伴星的平均面密度，以量化聚集程度。
• 利用标准超紧凑HII区模型，比较射电明亮团块的观测850 μm与厘米波流量。
• 分析亚毫米波峰值与射电源之间的角偏移，以推断电离辐射对致密物质的清除过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 超紧凑HII区的亚毫米波环境如何？其团块与射电发射之间有何关联？
• RQ2 射电安静的亚毫米波团块是否与大质量恒星形成中超紧凑HII区形成前的阶段一致？
• RQ3 射电明亮与射电安静源的亚毫米波团块在形态和流量特性上如何比较？
• RQ4 亚毫米波团块的空间分布与聚集特性如何？是否反映了大质量恒星形成区的物理结构？
• RQ5 观测到的射电明亮团块的亚毫米波与厘米波流量在多大程度上符合标准超紧凑HII区模型的预测？

主要发现

• 在105个IRAS点源中，90%与强亚毫米波发射相关联，表明存在广泛存在的致密团块环境。
• 伴星团块分数（CCF）为0.90 ± 0.07，显著高于HMPOs中发现的0.65，表明超紧凑HII区环境中的团块聚集更强。
• 团块伴星的平均面密度呈分段幂律分布，转折点位于3 pc处，可能指示大质量星团形成的自然尺度。
• 射电明亮团块与标准超紧凑HII区模型高度一致，其莱曼连续谱流量与850 μm与厘米波流量比值相符。
• 射电安静团块表现出较低的距离校准流量，且形态与射电明亮团块相似，表明其可能处于更早的演化阶段。
• 超紧凑HII区通常与亚毫米波峰值偏移≥10″，可能由于电离辐射清除致密物质所致，估算的清除半径约为0.1 pc，中值距离为5 kpc。