[论文解读] Low mass star formation and subclustering in the HII regions RCW 32, 33 and 27 of the Vela Molecular Ridge. A photometric diagnostics to identify M-type stars

L. Prisinzano, F. Damiani+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 18, 2018

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 38被引用 4

一句话总结

本研究利用盖亚、VPHAS、2MASS 和斯皮策空间望远镜的多波段测光数据，在船帆分子脊的 HII 区 RCW 32、33 和 27 中识别出质量低至 0.1 M⊙ 的低质量预主序星。通过引入一种基于消光的新型诊断方法，以区分 M 型预主序星与主序星和巨星，作者揭示了三个具有不同恒星形成历史的年轻星团——RCW 33 中恒星形成率呈下降趋势，而 RCW 32 和 RCW 27 中则存在触发式恒星形成，该结论得到与尘埃结构的空间相关性及年龄梯度的支持。

ABSTRACT

Most stars born in clusters and recent results suggest that star formation (SF) preferentially occurs in subclusters. Studying the morphology and SF history of young clusters is crucial to understanding early SF. We identify the embedded clusters of young stellar objects (YSOs) down to M stars, in the HII regions RCW33, RCW32 and RCW27 of the Vela Molecular Ridge. Our aim is to characterise their properties, such as morphology and extent of the clusters in the three HII regions, derive stellar ages and the connection of the SF history with the environment. Through public photometric surveys such as Gaia, VPHAS, 2MASS and Spitzer/GLIMPSE, we identify YSOs with IR, Halpha and UV excesses, as signature of circumstellar disks and accretion. In addition, we implement a method to distinguish M dwarfs and giants, by comparing the reddening derived in several optical/IR color-color diagrams, assuming suitable theoretical models. Since this diagnostic is sensitive to stellar gravity, the procedure allows us to identify pre-main sequence stars. We find a large population of YSOs showing signatures of circumstellar disks with or without accretion. In addition, with the new technique of M-type star selection, we find a rich population of young M stars with a spatial distribution strongly correlated to the more massive population. We find evidence of three young clusters, with different morphology. In addition, we identify field stars falling in the same region, by securely classifying them as giants and foreground MS stars. We identify the embedded population of YSOs, down to about 0.1 Msun, associated with the HII regions RCW33, RCW32 and RCW27 and the clusters Vela T2, Cr197 and Vela T1, respectively, showing very different morphologies. Our results suggest a decreasing SF rate in Vela T2 and triggered SF in Cr197 and Vela T1.

研究动机与目标

• 在船帆分子脊的 HII 区 RCW 32、33 和 27 中，识别出质量低至 0.1 M⊙ 的嵌入式低质量 YSO。
• 表征这些区域中年轻星团的形态、空间分布及恒星形成历史。
• 开发并应用一种新型测光诊断方法，利用颜色-颜色图中的消光特性，以区分 M 型预主序星与主序星和巨星。
• 利用 TGAS 盖亚数据确定各星团的单个距离，并评估环境触发在恒星形成中的作用。
• 在 M 型恒星区域内，将真实星团成员与场星污染（包括巨星和前景主序星）区分开来。

提出的方法

• 结合盖亚、VPHAS、2MASS 和斯皮策/GLIMPSE 的测光数据，通过检测红外、Hα 和紫外超额，识别 YSO 中原行星盘和吸积的特征。
• 在光学/红外颜色-颜色图中应用一种新型基于消光的诊断方法，以区分 M 型预主序星与主序星和巨星，利用 PMS 星的更高固有光度。
• 通过将无消光颜色-星等图（CMD）与各星团距离处的 PMS 等龄线进行比较，排除前景和背景的 M 型污染星。
• 对 M 型 YSO 进行空间分析，并与 WISE 12 μm 图像对比，识别尘埃聚集区和 BRC（类似海葵的结构）。
• 利用推导出的年龄将 M 型 YSO 群体划分为年龄区间，以推断时序恒星形成率并识别触发机制。
• 在 72 颗通过经典方法与新方法共同选出的 M 型恒星子样本上验证该方法，确认其一致性并提高完整性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在船帆分子脊的 HII 区 RCW 32、33 和 27 中，低质量 YSO 的空间分布与形态如何？
• RQ2 在尘埃丰富、高消光环境中，如何可靠地识别并分离 M 型预主序星与主序星和巨星？
• RQ3 在三个星团 Vela T1、Vela T2 和 Cr 197 中，恒星形成历史是什么？其在区域内的分布有何差异？
• RQ4 在 RCW 32 和 RCW 27 中是否存在触发恒星形成的证据？其与 RCW 33 中恒星形成率下降的现象相比如何？
• RQ5 尘埃结构与 BRC 是否与低质量 YSO 的年龄分布及空间聚集性显著相关？

主要发现

• 作者在三个 HII 区共识别出 2,035 颗 YSO，其中显著比例为质量低至 0.1 M⊙ 的低质量恒星，该结果通过一种新型 M 型预主序星测光诊断方法得到验证。
• 识别出三个截然不同的年轻星团——Vela T1、Vela T2 和 Cr 197，三者距离相近（约 0.85 kpc），但形态和恒星形成历史显著不同。
• RCW 33（对应 Vela T2）中恒星形成率呈下降趋势，而 RCW 32（Cr 197）和 RCW 27（Vela T1）中恒星形成可能为触发式，由年龄梯度和与尘埃结构的空间相关性所支持。
• M 型 YSO 的空间分布与经典方法识别的 YSO 高度一致，验证了新诊断方法的有效性，并确认了在致密团块和拉长特征中存在嵌入式星族。
• 该方法通过利用个体消光估计值并与 PMS 等龄线比较，成功排除了场星污染，包括前景 M 型主序星和背景巨星。
• M 型 YSO 的年龄范围为 0.5 至 13 Myr，年龄梯度表明存在顺序或触发式恒星形成，与大质量恒星电离辐射的外部触发机制一致。