[论文解读] Pre-main-sequence stars in the young open cluster NGC 1893: II. Evidence for triggered massive star formation

I. Negueruela, A. Marco+2 more|CERN Bulletin|Mar 28, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 46被引用 15

一句话总结

本研究通过光谱和测光观测，提供了NGC 1893年轻疏散星团中触发性大质量恒星形成强烈证据，识别出具有红外过量和发射线的前主序（PMS）恒星群体。研究结果揭示了两个显著区域——围绕彗星状星云Sim 130和星团核心区域——在O型星电离辐射作用下，大质量恒星形成正在被触发，且中等质量恒星数量不足，表明在极年轻（<3 Myr）的星团环境中，星形成过程具有复杂且顺序进行的特征。

ABSTRACT

(Abridged) The open cluster NGC 1893, illuminating the HII region IC410, contains a moderately large population of O-type stars and is one of the youngest clusters observable in the optical range. We have probed the stellar population of NGC 1893 in an attempt to determine its size and extent. We classify a large sample of cluster members with new intermediate resolution spectroscopy. We use H-alpha slitless spectroscopy of the field to search for emission line objects, identifying 18 emission-line PMS stars. We then combine existing optical photometry with 2MASS JHKs photometry to detect stars with infrared excesses, finding close to 20 more PMS candidates. While almost all stars earlier than B2 indicate standard reddening, all later cluster members show strong deviations from a standard reddening law, which we interpret in terms of infrared excess emission. Emission-line stars and IR-excess objects show the same spatial distribution, concentrating around two localised areas, the immediate vicinity of the pennant nebulae Sim 129 and Sim 130 and the area close to the cluster core where the rim of the molecular cloud associated with IC 410 is illuminated by the nearby O-type stars. In and around the emission nebula Sim 130 we find three Herbig Be stars with spectral types in the B1-4 range and several other fainter emission-line stars. We obtain a complete census of B-type stars by combining Stroemgren, Johnson and 2MASS photometry and find a deficit of intermediate mass stars compared to massive stars. We observe a relatively extended halo of massive stars surrounding the cluster without an accompanying population of intermediate-mass stars. The overall picture of star formation in NGC 1893 suggests a very complex process.

研究动机与目标

• 确定年轻疏散星团NGC 1893的大小、范围及其恒星群体，特别关注前主序（PMS）恒星。
• 调查NGC 1893中大质量O型星的存在是否触发了邻近区域的后续恒星形成。
• 通过识别PMS恒星并分析其空间和测光特性，评估星团的年龄和演化状态。
• 通过检测中等质量恒星相对于大质量恒星的缺失，分析初始质量函数（IMF）和星形成历史。
• 探讨大质量恒星反馈在年轻、嵌入式星团环境中对星形成过程的影响。

提出的方法

• 对星团成员进行中等分辨率光谱观测，以分类恒星并识别发射线PMS候选体。
• 在观测场内进行Hα宽波段光谱观测，以检测发射线天体，共识别出18颗PMS恒星。
• 结合光学测光与2MASS JHKs测光，检测PMS恒星中尘埃盘的红外过量特征。
• 分析发射线天体与红外过量天体的空间分布，识别出活跃星形成活动的局部区域。
• 使用Strömgren、Johnson和2MASS测光系统，对B型恒星进行全面普查，并评估初始质量函数（IMF）。
• 将观测到的消光律与标准值进行比较，推断过量消光及盘面辐射，尤其关注晚型恒星。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 1893中是否存在显著的前主序恒星群体？其空间分布如何集中？
• RQ2 NGC 1893中O型星的存在是否通过PMS恒星和红外过量特征，表明触发了邻近区域的后续恒星形成？
• RQ3 NGC 1893的年龄是多少？观测到的PMS恒星群体如何约束其演化阶段？
• RQ4 为何NGC 1893中中等质量恒星数量相对于大质量恒星明显不足？这对星形成历史有何含义？
• RQ5 NGC 1893中的星形成过程是顺序进行且被触发的，还是初始大质量恒星自触发的共析形成？

主要发现

• 识别出18颗发射线PMS恒星，集中分布在两个区域：彗星状星云Sim 129和Sim 130附近，以及星团核心与分子云的交界区域。
• 通过(J-Ks)颜色检测到约20颗额外的PMS候选体，其红外过量特征与发射线恒星的空间分布一致。
• 所有光谱型晚于B3的恒星均表现出显著的红外过量，且随光谱型更晚而增强，表明盘面正在持续消散，与PMS恒星特性一致。
• 星团年龄被限制在<3 Myr，更可能为<2 Myr，依据是主序上存在O4和O5型恒星。
• 在星云Sim 130周围发现三颗赫比格Be星（B1–B4型），表明该区域存在近期且活跃的大质量恒星形成。
• 大质量恒星的空间分布显示存在延伸的晕状结构，但缺乏相应中等质量恒星群体，暗示可能存在动力学抛射或具有陡峭初始质量函数的触发形成。