[论文解读] Star formation history of CMa R1: I. Wide-field X-ray study of the young stellar population

J. Gregorio‐Hetem, T. Montmerle+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 46被引用 12

一句话总结

本研究利用广角ROSAT X射线数据和VRI测光数据，重建了CMa R1区域的恒星形成历史，揭示了一个此前未被发现的较老星团（GU CMa），其包含约60颗成员星，质量低至0.5 M☉，年龄达10 Myr，位于远离分子云的位置，表明恒星形成过程为平静模式。较年轻的Z CMa星团目前仍处于活跃状态，与星云起源无关，且彼此独立。

ABSTRACT

The CMa R1 star-forming region contains several compact clusters as well as many young early-B stars. It is associated with a well-known bright rimmed nebula, the nature of which is unclear (fossil HII region or supernova remnant). To help elucidate the nature of the nebula, our goal was to reconstruct the star-formation history of the CMa R1 region, including the previously unknown older, fainter low-mass stellar population, using X-rays. We analyzed images obtained with the ROSAT satellite, covering ~5 sq. deg. Complementary VRI photometry was performed with the Gemini South telescope. Colour-magnitude and colour-colour diagrams were used in conjunction with pre-main sequence evolutionary tracks to derive the masses and ages of the X-ray sources. The ROSAT images show two distinct clusters. One is associated with the known optical clusters near Z CMa, to which ~40 members are added. The other, which we name the "GU CMa" cluster, is new, and contains ~60 members. The ROSAT sources are young stars with masses down to M_star ~0.5 M_sun, and ages up to 10 Myr. The mass functions of the two clusters are similar, but the GU CMa cluster is older than the cluster around Z CMa by at least a few Myr. Also, the GU CMa cluster is away from any molecular cloud, implying that star formation must have ceased; on the contrary (as already known), star formation is very active in the Z CMa region.

研究动机与目标

• 重建CMa R1区域的恒星形成历史，特别是此前未被探测到的低质量、较老恒星群体。
• 确定与明亮边缘星云Sh2-296相关的年轻恒星群体的性质和年龄。
• 阐明星云（Sh2-296）与周围星团之间的关系，特别是其作为化石HII区或超新星遗迹的起源问题。
• 基于X射线和测光数据，评估该区域不同星团中恒星形成是否仍在持续或已停止。
• 研究新发现的GU CMa星团与周围分子云及弥漫X射线发射之间的关联。

提出的方法

• 分析了覆盖CMa R1区域约5平方度的档案ROSAT位置敏感比例计数器（PSPC）X射线数据。
• 利用Gemini South望远镜进行VRI测光，以补充X射线数据并推导恒星性质。
• 构建颜色-星等图与颜色-颜色图，以识别原主序星并估算其质量与年龄。
• 将观测到的X射线源与理论原主序演化轨迹进行比较，以推断恒星年龄与质量函数。
• 利用IRAS 100 μm尘埃图与12CO/13CO分子线谱线调查，关联恒星分布与星际介质结构。
• 通过近红外过量检测评估原行星盘的存在，以检验GU CMa星团中风驱动盘消散的可能性。

实验结果

研究问题

• RQ1 CMa R1区域的恒星形成历史如何，特别是光学巡天中不可见的低质量恒星？
• RQ2 所观测到的两个星团（Z CMa与GU CMa）是否与Sh2-296星云的起源相关？
• RQ3 GU CMa星团中的恒星形成活动是否仍在持续，还是因缺乏周围分子物质而已经停止？
• RQ4 GU CMa星团与Z CMa星团之间的年龄差异是多少，这对恒星形成触发机制有何启示？
• RQ5 大质量恒星的星风是否可能消散了GU CMa星团中的原行星盘，且这是否与观测到的近红外过量缺失一致？

主要发现

• ROSAT数据揭示了一个此前未被发现的星团，命名为GU CMa星团，其成员星约60颗，位于密集分子云之外。
• GU CMa星团的年龄比Z CMa星团至少早数百万年，恒星年龄可达10 Myr，质量低至0.5 M☉。
• GU CMa星团的质量函数与Z CMa星团相似，表明尽管年龄和位置不同，其初始质量函数仍相近。
• GU CMa星团周围缺乏分子物质，表明该区域的恒星形成已停止，与Z CMa区域的持续活动形成对比。
• GU CMa星团中具有近红外过量的年轻恒星比例极低，表明星风可能已消散原行星盘，与该星团的较老年龄一致。
• Sh2-296星云与GU CMa星团无直接关联，形成该星云的恒星形成事件可能早于星云本身数百万年。