[论文解读] Early phases in the stellar and substellar formation and evolution: Infrared and submillimeter data in the Barnard 30 dark cloud

D. Barrado, I. de Gregorio‐Monsalvo+11 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Dec 18, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 81被引用 4

一句话总结

本研究利用深低温亚毫米波（870 µm）和多波段红外数据，调查了巴纳德30暗云中低质量及亚恒星天体的早期形成与演化。通过结合阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列（ALMA）的LABOCA亚毫米波观测与斯皮itzer、AKARI及地面光学数据，作者识别出34个亚毫米波源，通过光谱能量分布（SED）进行分类，并发现强有力的证据表明棕矮星的形成是恒星形成过程的缩小版本，包括原棕矮星候选体和原亚恒星核。

ABSTRACT

The early evolutionary stage of brown dwarfs are not very well characterized, specially during the embedded phase. To gain insight into the dominant formation mechanism of very low-mass objects and brown dwarfs, we conducted deep observations at 870$μ$m with the LABOCA bolometer at the APEX telescope. Our goal was to identify young sub-mm sources in the Barnard 30 dark cloud. We complemented these data with multi-wavelength observations from the optical to the far-IR and. As a result, we have identified 34 submm sources and a substantial number of possible and probable Barnard 30 members within each individual APEX/LABOCA beam. They can be classified in three distinct groups. First, 15 out of these 34 have a clear optical or IR counterpart to the submm peak and nine of them are potential proto-BDs candidates. Moreover, a substantial number of them could be multiple systems. A second group of 13 sources comprises candidate members with significant infrared excesses located away from the central submm emission. All of them include brown dwarf candidates, some displaying IR excess, but their association with submm emission is unclear. In addition, we have found six starless cores and, based on the total dust mass estimate, three might be pre-substellar (or pre-BDs) cores. Finally, the complete characterization of our APEX/LABOCA sources, focusing on those detected at 24 and/or 70 $μ$m, indicates that in our sample of 34 submm sources there are, at least: two WTTs, four CTTs, five young stellar objects (YSOs), eight proto-BD candidates (with another three dubious cases), and one Very Low Luminosity object (VeLLO).

研究动机与目标

• 表征巴纳德30暗云中低质量及亚恒星天体的早期演化阶段。
• 通过分析其嵌入阶段的性质，确定棕矮星的主要形成机制。
• 利用多波段测光与光谱能量分布（SEDs）对年轻恒星与亚恒星源进行识别与分类。
• 评估其在猎户座λ星协中的成员资格，并区分原恒星、主序前星与棕矮星。
• 基于尘埃质量与亚毫米波发射形态，搜寻原亚恒星（或原棕矮星）核。

提出的方法

• 利用阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列（ALMA）望远镜上的LABOCA热释电阵列探测器进行深度870 µm观测，以在巴纳德30中检测亚毫米波源。
• 通过从光学到远红外波段（斯皮itzer、AKARI、地面望远镜）的多波段数据补充观测，构建完整的光谱能量分布（SED）。
• 利用SED拟合与颜色-颜色图诊断，基于光度、温度与红外超量，将源分类为原恒星、主序前星或棕矮星。
• 从亚毫米波通量估算尘埃质量，并根据缺乏近红外或中红外探测结果，识别出无星源核。
• 在多个波段（24、70、160、250、350、500 µm）应用源提取与测光分析，以评估数据的完整性和检测极限。
• 根据SED形态与与亚毫米波峰值的空间关联性，将源划分为若干组别：A1（在24/70 µm检测到）、A2（仅在70 µm检测到）、B1/B2（在24/70 µm未检测到）、C1/C2（位于MIPS视场之外）。

实验结果

研究问题

• RQ1 在巴纳德30中识别出的34个亚毫米波源的性质与演化阶段是什么？
• RQ2 基于其SED与测光特性，这些源中有多少个是原棕矮星或棕矮星候选体？
• RQ3 巴纳德30中是否存在原亚恒星核？其估算的尘埃质量与形成棕矮星的潜力如何？
• RQ4 在34个亚毫米波源中，有多少比例表现出红外超量？这与其演化阶段有何关联？
• RQ5 所观测到的源群体是否支持棕矮星的形成机制是恒星形成机制的缩小版本？

主要发现

• 本研究在巴纳德30中识别出34个亚毫米波源，其中15个在亚毫米波峰值处具有清晰的光学或红外对应体。
• 在15个具有对应体的源中，有9个基于低光度、低黑体温度及缺乏强红外超量，被分类为潜在的原棕矮星（proto-BD）候选体。
• 在识别出的6个无星源核中，有3个的估算尘埃质量（0.058–0.210 M☉）与原亚恒星或原棕矮星核一致。
• 在34个亚毫米波源中，至少有2个被分类为弱线T Tauri星（WTTs），4个为经典T Tauri星（CTTs），5个为年轻恒星天体（YSOs），8个为原棕矮星候选体。
• 一个源B30-LB24被识别为极低光度天体（VeLLO），表明其处于极低吸积阶段。
• 多个源，包括B30-LB06、B30-LB16与B30-LB26，表现出扩展的亚毫米波发射，且无可探测的近红外或中红外对应体，支持其作为无星源或原棕矮星核的分类。