[论文解读] Star formation triggered by HII regions in our Galaxy: First results for N49 from the Herschel infrared survey of the Galactic plane

A. Zavagno, L. D. Anderson+19 more|arXiv (Cornell University)|May 10, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 26被引用 41

一句话总结

本研究利用首次发布的赫歇尔-Hi-GAL远红外数据（PACS和SPIRE），探测并表征了银河系中由扩张的H ii区N49触发的年轻大质量恒星。多波段分析揭示了在PDR边界处形成五个大质量年轻恒星对象（YSOs），光谱能量分布（SED）拟合证实其年轻且质量巨大，表明风驱动压缩可增强恒星形成效率。

ABSTRACT

It has been shown that by means of different physical mechanisms the expansion of HII regions can trigger the formation of new stars of all masses. This process may be important to the formation of massive stars but has never been quantified in the Galaxy. We use Herschel-PACS and -SPIRE images from the Herschel Infrared survey of the Galactic plane, Hi-GAL, to perform this study. We combine the Spitzer-GLIMPSE and -MIPSGAL, radio-continuum and sub-millimeter surveys such as ATLASGAL with Hi-GAL to study Young Stellar Objects (YSOs) observed towards Galactic HII regions. We select a representative HII region, N49, located in the field centered on l=30 degr observed as part of the Hi-GAL Science Demonstration Phase, to demonstrate the importance Hi-GAL will have to this field of research. Hi-GAL PACS and SPIRE images reveal a new population of embedded young stars, coincident with bright ATLASGAL condensations. The Hi-GAL images also allow us, for the first time, to constrain the physical properties of the newly formed stars by means of fits to their spectral energy distribution. Massive young stellar objects are observed at the borders of the N49 region and represent second generation massive stars whose formation has been triggered by the expansion of the ionized region. Hi-GAL enables us to detect a population of young stars at different evolutionary stages, cold condensations only being detected in the SPIRE wavelength range. The far IR coverage of Hi-GAL strongly constrains the physical properties of the YSOs. The large and unbiased spatial coverage of this survey offers us a unique opportunity to lead, for the first time, a global study of star formation triggered by HII regions in our Galaxy.

研究动机与目标

• 利用多波段数据量化银河系中H ii区触发的恒星形成。
• 在远红外波段探测并表征此前短波长观测中未被探测到的嵌入式年轻恒星对象（YSOs）。
• 评估恒星风在增强H ii区中触发恒星形成效率方面的作用。
• 利用光谱能量分布（SED）拟合约束新形成的大质量恒星的物理特性。
• 展示Hi-GAL survey在无偏、大范围研究触发恒星形成方面的独特能力。

提出的方法

• 结合Hi-GAL survey的赫歇尔-PACS和SPIRE远红外图像，以及斯皮策-GLIMPSE、MIPSGAL、ATLASGAL和射电连续谱数据。
• 在70–500 µm波段进行源提取和测光，以测量对SED拟合至关重要的流量。
• 应用Robitaille等人（2007）的辐射转移模型，对YSO的SED进行拟合并推导其物理参数（质量、年龄、光度）。
• 分析YSO与ATLASGAL冷尘凝聚体之间的空间相关性，以识别触发恒星形成的位置。
• 利用流体动力学模型（Whitworth等人，1994）估算H ii区扩张过程中的碎片化时间与壳层特性。
• 比较H ii区周围的源密度与YSO分布，以评估整体触发效率。

实验结果

研究问题

• RQ1 扩张的H ii区N49触发的年轻恒星种群的范围和性质如何？
• RQ2 赫歇尔-Hi-GAL的远红外流量如何约束在短波长未被探测到的嵌入式YSO的物理特性？
• RQ3 恒星风在多大程度上增强了H ii区中触发恒星形成的效率？
• RQ4 大质量YSO与N49的PDR中冷尘凝聚体之间存在何种空间关系？
• RQ5 Hi-GAL数据中YSO的SED拟合能否为第二代恒星提供可靠的年龄与质量估计？

主要发现

• Hi-GAL PACS和SPIRE图像揭示了一类与ATLASGAL冷尘凝聚体重合的新嵌入式大质量YSOs，此前在短波长巡天中未被探测到。
• 使用Robitaille等人（2007）模型进行SED拟合，证实了五个大质量YSO（包括YSO#1、#3及对应凝聚体2和3的源）为年轻且质量巨大，其估计质量分别为~2500 M⊙、240 M⊙和355 M⊙。
• 自持电离H ii区和YSO#3主导长波长发射，表明其具有高尘含量，并存在持续的吸积或喷流活动。
• 在H ii区形成约0.5 Myr后形成的碎片，其半径约为~1.55 pc，面密度约为~1.6 × 10²² cm⁻²，与观测到的凝聚体一致。
• N49中高恒星形成效率可能得益于强烈的恒星风，其通过增强壳层的压缩与稳定性，支持风驱动触发机制。
• 在l = 30°区域共探测到76个H ii区，其周围Hi-GAL源密度更高，表明触发恒星形成是银河系中广泛且显著的过程。