[论文解读] A search for precursors of Ultracompact HII Regions in a sample of luminous IRAS sources. III: Circumstellar Dust Properties

S. Molinari, J. Brand+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2000

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究利用詹姆斯克拉克马克斯韦尔望远镜的亚毫米和毫米波连续谱测光数据，调查了30个被归类为致密HII区前身体的明亮IRAS源的原恒星尘埃特性。研究发现，尘埃温度范围为24–45 K，尘埃发射指数β为1.56–2.38，尘埃质量最高可达500 M☉；关键的是，无射电发射的源并未表现出更高的尘埃柱密度，表明尘埃并非抑制HII区形成的主因，而前ZAMS或早期ZAMS恒星的残余吸积最可能是高 luminosity 源缺乏射电发射的合理解释。

ABSTRACT

The James Clerk Maxwell Telescope has been used to obtain submillimeter and millimeter continuum photometry of a sample of 30 IRAS sources previously studied in molecular lines and centimeter radio continuum. All the sources have IRAS colours typical of very young stellar objects (YSOs) and are associated with dense gas. In spite of their high luminosities (L>10000 solar units), only ten of these sources are also associated with a radio counterpart. In 17 cases we could identify a clear peak of millimeter emission associated with the IRAS source, while in 9 sources the millimeter emission was extended or faint and a clear peak could not be identified; upper limits were found in 4 cases only. Using simple greybody fitting model to the observed SED, we derive global properties of the circumstellar dust. The dust temperature varies from 24 K to 45 K, while the exponent of the dust emissivity vs frequency power-law spans a range 1.56

研究动机与目标

• 识别并表征30个高 luminosity IRAS源的原恒星尘埃环境，这些源被认为可能是致密HII区的前身体。
• 确定具有和不具有射电连续谱发射的源之间尘埃特性（温度、质量、发射指数）是否存在差异，以检验尘埃消光是否为导致无法探测到HII区的原因。
• 通过分析其尘埃谱能分布并对比前ZAMS和ZAMS恒星的模型，评估这些源的演化状态。
• 评估多种竞争性解释——如光学厚HII区、尘埃吸收、星协形成或残余吸积——对解释高 luminosity、被尘埃包裹的源缺乏射电发射的合理性。
• 估算低IRAS源组中HII区前身体的数量，并与观测到的HII区数量进行比较，以检验前身体假说的一致性。

提出的方法

• 对30个具有高 luminosity 和致密气体关联的IRAS源进行了詹姆斯克拉克马克斯韦尔望远镜（JCMT）的亚毫米和毫米波连续谱测光。
• 在17个源中识别出毫米波发射峰，9个显示扩展或微弱发射，4个获得上限值；其中10个源在先前的VLA观测中具有射电对应体。
• 利用灰体模型拟合谱能分布（SED），以推导尘埃温度、发射指数β和总尘埃质量。
• 尘埃发射指数β通过尘埃消光的频率依赖性推导，其值介于1.56至2.38之间，与硅酸盐尘埃一致。
• 基于尘埃质量和源几何结构计算柱密度，并比较具有和不具有射电发射的源在相似 luminosity 下的柱密度差异。
• 统计分析比较了观测到的HII区与HII区前身体的比例与不同演化模型下的理论预期，包括前ZAMS恒星的吸积驱动 luminosity 模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 缺乏射电连续谱发射但具有高 luminosity 和致密气体关联的源是否表现出更高的尘埃柱密度，从而暗示尘埃消光是导致无法探测的原因？
• RQ2 高 luminosity IRAS源缺乏射电发射的原因是光学厚HII区、尘埃吸收、星协形成，还是残余吸积？
• RQ3 这些源的推断尘埃温度和发射指数β是多少？与前ZAMS或ZAMS恒星的预期值相比如何？
• RQ4 在低IRAS源组中，观测到的HII区与HII区前身体的比例是否与吸积驱动原恒星模型下的理论预期一致？
• RQ5 这些源的 luminosity 能否由前ZAMS天体的吸积解释？这是否能解释尽管 luminosity 高但缺乏射电发射的现象？

主要发现

• 所探测源的尘埃温度范围为24 K至45 K，表明存在寒冷、致密的原恒星包层。
• 尘埃发射指数β在1.56至2.38之间变化，与硅酸盐尘埃颗粒一致，典型特征符合星际介质条件。
• 原恒星尘埃总质量最高可达500 M☉，表明中心天体周围存在质量大、致密的包层。
• 缺乏射电发射的源在相似 luminosity 下并未表现出比有射电发射的源更高的尘埃柱密度，因此排除了尘埃消光作为非探测主因的可能性。
• 射电探测源的平均β值（2.00 ± 0.22）高于射电未探测源（1.79 ± 0.18），表明前者的演化状态更为演化。
• 观测到的HII区与HII区前身体的比例约为5，与吸积驱动前ZAMS模型下的理论预期一致，支持该情景为最合理的解释。