[论文解读] Different evolutionary stages in massive star formation. Centimeter continuum and H2O maser emission with ATCA

Á. Sánchez-Monge, M. T. Beltrán+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 5, 2012

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 56被引用 35

一句话总结

本研究利用ATCA在18.0和22.8 GHz的观测数据，分析了192个大质量恒星形成区的厘米波连续辐射和H2O脉泽发射，结合毫米波和红外数据对这些源进行演化阶段分类。结果证实，H ii区和脉泽主要与更演化的源（类型2和3）相关联，验证了Molinari等人（2008年）提出的演化序列，且H ii区随时间膨胀并逐渐变稀薄。

ABSTRACT

We present ATCA observations of the H2O maser line and radio continuum at 18.0GHz and 22.8GHz, toward a sample of 192 massive star forming regions containing several clumps already imaged at 1.2mm. The main aim of this study is to investigate the water maser and centimeter continuum emission (likely tracing thermal free-free emission) in sources at different evolutionary stages, using the evolutionary classifications proposed by Palla et al (1991) and Molinari et al (2008). We used the recently comissioned CABB backend at ATCA obtaining images with 20arcsec resolution in the 1.3cm continuum and H2O maser emission, in all targets. For the evolutionary analysis of the sources we used the millimeter continuum emission from Beltran et al (2006) and the infrared emission from the MSX Point Source Catalogue. We detect centimeter continuum emission in 88% of the observed fields with a typical rms noise level of 0.45mJy/beam. Most of the fields show a single radio continuum source, while in 20% of them we identify multiple components. A total of 214 centimeter continuum sources have been identified, likely tracing optically thin HII regions, with physical parameters typical of both extended and compact HII regions. Water maser emission was detected in 41% of the regions, resulting in a total of 85 distinct components. The low angular (20arcsec) and spectral (14km/s) resolutions do not allow a proper analysis of the water maser emission, but suffice to investigate its association with the continuum sources. We have also studied the detection rate of HII regions in the two types of IRAS sources defined by Palla et (1991) on the basis of the IRAS colours: High and Low. No significant differences are found, with large detection rates (>90%) for both High and Low sources. We classify the millimeter and infrared sources in our fields in three evolutionary stages following the scheme presented by ...

研究动机与目标

• 利用多波段数据研究大质量恒星形成的演化序列。
• 确定H2O脉泽与厘米波连续辐射（自由-自由辐射）在不同演化阶段的关联性。
• 利用射电和毫米波数据检验Molinari等人（2008年）提出的三阶段演化分类方案的有效性。
• 评估H ii区和脉泽在IRAS颜色定义的类别（高和低）之间的检测率是否存在差异。
• 描述H ii区和脉泽的物理特性与其源年龄和演化阶段的关系。

提出的方法

• 在18.0 GHz和22.8 GHz频段进行ATCA观测，使用CABB后端，连续辐射和H2O脉泽发射的角分辨率约为~20″。
• 将厘米波连续辐射作为H ii区热自由-自由辐射的示踪剂进行分析。
• 通过~14 km s⁻¹的谱分辨率和~20″的角分辨率检测H2O脉泽发射，并与连续辐射源进行空间关联分析。
• 利用Molinari等人（2008年）的分类方案对演化阶段进行分类：类型1（仅毫米波）、类型2（毫米波+红外）、类型3（仅红外，靠近毫米波源）。
• 使用Beltrán等人（2006年）的毫米波连续辐射数据和MSX点源星表的红外数据定义源类型。
• 比较不同演化类型和IRAS颜色类别中H ii区和脉泽的检测率。

实验结果

研究问题

• RQ1 根据Molinari等人（2008年）定义的三个演化阶段，H ii区的检测率如何变化？
• RQ2 在大质量恒星形成区中，H2O脉泽与厘米波连续辐射源在空间和谱域上存在何种关联？
• RQ3 在演化序列中，被分类为类型2和类型3的源之间，H ii区的物理参数（大小、密度）是否存在显著差异？
• RQ4 H ii区或H2O脉泽的检测率在IRAS高和低颜色类别之间是否存在差异？
• RQ5 观测到的脉泽和连续辐射特性在多大程度上支持Molinari等人（2008年）提出的演化序列？

主要发现

• 在观测的88%的场中检测到厘米波连续辐射，典型均方根噪声为0.45 mJy beam⁻¹，表明H ii区广泛存在。
• 共识别出214个独立的H ii区，其物理参数与扩展型和紧凑型H ii区均一致。
• 在41%的区域中检测到H2O脉泽发射，共识别出85个独立的脉泽组元，主要与类型1和类型2源相关。
• H ii区主要与类型2和类型3源相关，证实这些源比类型1源更演化。
• 与类型2源相关的H ii区相比，与类型3源相关的H ii区密度略低、尺寸略大，与随时间膨胀的演化特征一致。
• IRAS高和低颜色类别的H ii区检测率均超过90%，两者之间无显著差异。