[论文解读] Multi-scale analysis of the Monoceros OB 1 star-forming region: II. Colliding filaments in the Monoceros OB1 molecular cloud

J. Montillaud, M. Juvela+25 more|Kölner Universitäts PublikationsServer (Universität zu Köln)|Sep 13, 2019

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 97被引用 8

一句话总结

本研究利用多波段观测，调查了猎户座 OB1 分子云 G202.3+2.5 区域内两条致密丝状结构的碰撞。研究发现，一场约 10⁵ 年前开始的丝状结构碰撞正在驱动高达 ~1×10⁻³ M☉/yr 的高速物质流入，压缩气体并提高恒星形成效率，同时存在一个原恒星驱动的两道交叉出流，可能受到 NGC 2264 H II 区或整个云团整体坍缩的环境触发影响。

ABSTRACT

We started a multi-scale analysis of G202.3+2.5, an intertwined filamentary region of Monoceros OB1. In Paper I, we examined the distributions of dense cores and protostars and found enhanced star formation (SF) activity in the junction region of the filaments. In this second paper, we aim to unveil the connections between the core and filament evolutions, and between the filament dynamics and the global evolution of the cloud. We characterise the gas dynamics and energy balance using Herschel and WISE observations and molecular tracers observed with the IRAM 30m and TRAO 14m telescopes. The velocity field of the cloud is examined and velocity-coherent structures are put in perspective with the cloud environment. Two main velocity components (VCs) are revealed, well separated in the north and merged around the location of intense N2H+ emission where Paper I found the peak of SF activity. The relative position of the two VCs along the sightline, and the velocity gradient in N2H+ emission imply that the VCs have been undergoing collision for ~10^5 yrs. The dense gas where N2H+ is detected is interpreted as the compressed region between the two filaments, which corresponds to a high mass inflow rate of ~1e-3 Msun/yr and possibly leads to an increase in its SF efficiency. We identify a protostar in the junction region that possibly powers two crossed intermittent outflows. We show that the HII region around the nearby cluster NCG 2264 is still expanding and its role in the collision is examined. However, we cannot rule out the idea that the collision arises mostly from the global collapse of the cloud. The (sub-)filament-scale observables examined in this paper reveal a collision between G202.3+2.5 sub-structures and its probable role in feeding the cores in the junction region. One must now characterise the cloud morphology, its fragmentation, and magnetic field, all at high resolution.

研究动机与目标

• 理解猎户座 OB1 的 G202.3+2.5 子区域中丝状结构碰撞与增强恒星形成之间的动力学关联。
• 确定观测到的恒星形成活动是由局部丝状结构碰撞还是整个云团的全局坍缩所驱动。
• 表征丝状结构交汇区域的气体动力学、速度一致性及能量平衡。
• 评估 NGC 2264 H II 区域在触发或影响丝状结构碰撞中的作用。

提出的方法

• 分析赫歇尔和 WISE 红外数据，以映射尘埃发射并追踪云团的热结构与恒星形成活动。
• 利用 IRAM 30 米和 TRAO 14 米射电望远镜的观测数据，绘制分子示踪剂（如 N₂H⁺、HCO⁺）的分布，推导速度场与动力学结构。
• 通过谱线分析识别速度一致的结构，以推断丝状结构组分的动力学历史与相对运动。
• 利用 N₂H⁺ 发射所追踪的压缩气体区域及径向速度梯度，估算质量流入速率。
• 通过形态学与动力学分析，评估交汇区域分子线发射中的原恒星出流。
• 利用即将发布的 POL-2 850 μm 偏振测量数据，评估磁场几何形态，以分析坍缩过程中磁场的支持作用与磁力线形变。

实验结果

研究问题

• RQ1 G202.3+2.5 丝状结构交汇区域增强恒星形成的动力学起源是什么？
• RQ2 两根丝状结构的碰撞已持续多久？压缩过程的时间尺度如何？
• RQ3 丝状结构碰撞主要由局部动力学驱动，还是由猎户座 OB1 云团更大尺度的全局坍缩驱动？
• RQ4 NGC 2264 H II 区域在多大程度上影响 G202.3+2.5 区域的动力学与演化？
• RQ5 磁场在碰撞过程中对稳定或引导吸积流起到了何种作用？

主要发现

• 在 G202.3+2.5 区域识别出两个不同的速度组分，北部区域径向速度明显分离，而在中心交汇区则趋于合并，该区域正是恒星形成最活跃的区域。
• 根据速度梯度与视线方向上的相对位置，推断两根丝状结构的碰撞可能已持续约 10⁵ 年。
• 由 N₂H⁺ 发射所追踪的致密气体对应于两根丝状结构之间的压缩区域，其质量流入速率为 ~1×10⁻³ M☉/yr。
• 交汇区的原恒星与两道交叉、间歇性的出流相关联，表明存在活跃的吸积与喷射过程。
• NGC 2264 H II 区域仍在膨胀，可能对动力学有贡献，但其在启动碰撞中的作用尚不明确。
• 不能排除存在全局云团坍缩的可能性，因为北部丝状结构可能正作为更大尺度坍缩的一部分，朝向 NGC 2264 运动。