[论文解读] Chandra observations of the massive star-forming region S106: X-ray emission from the embedded massive protostellar object IRS 4

Giovanna Giardino, F. Favata+1 more|ArXiv.org|Jun 15, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 26被引用 7

一句话总结

本研究基于钱德拉X射线天文台对大质量恒星形成区S106的观测，探测到深埋于星云中的原恒星IRS 4的X射线辐射。尽管其X射线光度相对于其高质量损失率而言较低，但IRS 4的风动量通量与更演化的高质量恒星相当，表明风驱动的X射线辐射在早期主序前阶段已开始活跃，暗示大质量恒星形成过程中高能过程可能在早期即已启动。

ABSTRACT

We present Chandra observations of the massive star-forming region S106, a prominent HII region in Cygnus, associated with an extended molecular cloud and a young cluster. The nebula is excited by a single young massive star located at the center of the molecular cloud and the embedded cluster. The prominence of the cluster in the Chandra observation presented here confirms its youth and allows some of its members to be studied in more detail. We detect X-ray emission from the young massive central source S106 IRS 4, the deeply embedded central object which drives the bipolar nebula with a mass loss rate approximately 1-2 orders of magnitude higher than main sequence stars of comparable luminosity. Still, on the basis of its wind momentum flux the X-ray luminosity of S106 IRS 4 is comparable to the values observed in more evolved (main sequence and giant) massive stars, suggesting that the same process which is responsible for the observed X-ray emission from older massive stars is already at work at these early stages.

研究动机与目标

• 研究S106星云中心深埋的大质量原恒星S106 IRS 4的X射线辐射。
• 确定IRS 4中的X射线辐射是否与更演化的大质量恒星中观测到的风驱动机制一致。
• 表征S106和S106南区星团中低质量和中等质量年轻恒星的X射线特性。
• 基于其X射线光度和风动量通量，评估IRS 4的演化阶段与活动水平。
• 评估X射线观测在识别和研究尘埃环境中高度遮蔽的年轻、深埋大质量恒星中的作用。

提出的方法

• 对S106区域进行了45 ks的钱德拉ACIS-I X射线观测。
• 利用小波变换算法（Pwdetect）对事件列表进行源检测。
• 对7个源提取X射线谱并进行分析，光谱拟合采用单温度等离子体模型。
• 基于0.5–8 keV能段计算X射线光度，并利用前导消光估计值对吸收效应进行修正。
• 通过质量损失率和终端速度计算风动量通量，以与大质量恒星中X射线光度趋势进行比较。
• 利用2MASS红外数据与X射线源进行交叉识别，以支持源分类和成员判定。

实验结果

研究问题

• RQ1 大质量原恒星IRS 4的X射线辐射是否与更演化的大质量恒星中观测到的风驱动辐射机制一致？
• RQ2 IRS 4的X射线光度与基于其风动量通量的理论预期相比如何？
• RQ3 S106星团中中等质量YSO的X射线辐射性质为何？其活动特征是否符合赫比格Ae/Be星的典型特征？
• RQ4 尽管IRS 4处于深埋状态，其X射线辐射是否表明大质量恒星形成过程中高能过程在早期即已启动？
• RQ5 X射线观测能否有效识别并表征高度遮蔽的大质量恒星形成区中的低质量YSO？

主要发现

• 探测到S106 IRS 4——位于S106星云中心的深埋大质量原恒星——的X射线辐射。
• IRS 4的X射线光度相对于其高质损率和总辐射光度而言较低，但其风动量通量与更演化的大质量恒星相当。
• IRS 4的X射线光度与基于风动量通量的预测一致，表明风驱动X射线辐射在这一主序前阶段已开始活跃。
• 相对于质损率而言X射线光度较低，归因于其恒星风的终端速度异常偏低。
• 中等质量YSO（源32、39、60）的X射线光度为2–9×10³⁰ erg s⁻¹，等离子体温度约为2 keV，符合赫比格Ae/Be星的典型特征。
• S106和S106南区星团被证实为近期恒星形成区域，通过X射线与红外数据交叉识别，确认存在低质量YSO群体。