[论文解读] Star formation triggered by the Galactic HII region RCW 120: First results from the Herschel Space Observatory

A. Zavagno, D. Russeil+11 more|arXiv (Cornell University)|May 10, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 15被引用 58

一句话总结

本研究利用赫歇尔望远镜的PACS和SPIRE仪器，在银河系H II区RCW 120中探测并表征了此前未被发现的、深度嵌入的原恒星物体（YSOs）。研究在凝聚态1中识别出一颗大质量（8–10 M⊙）的Class 0原恒星，通过辐射隧穿机制证实了触发性恒星形成，并揭示了远离电离前沿的更年轻YSO序列，从而首次利用受约束的SED对相似质量源在不同演化阶段进行了直接比较。

ABSTRACT

By means of different physical mechanisms, the expansion of HII regions can promote the formation of new stars of all masses. RCW 120 is a nearby Galactic HII region where triggered star formation occurs. This region is well-studied - there being a wealth of existing data - and is nearby. However, it is surrounded by dense regions for which far infrared data is essential to obtain an unbiased view of the star formation process and in particular to establish whether very young protostars are present. We attempt to identify all Young Stellar Objects (YSOs), especially those previously undetected at shorter wavelengths, to derive their physical properties and obtain insight into the star formation history in this region. We use Herschel-PACS and -SPIRE images to determine the distribution of YSOs observed in the field. We use a spectral energy distribution fitting tool to derive the YSOs physical properties. Herschel-PACS and -SPIRE images confirm the existence of a young source and allow us to determine its nature as a high-mass (8-10 MSun) Class 0 object (whose emission is dominated by a massive envelope) towards the massive condensation 1 observed at (sub)-millimeter wavelengths. This source was not detected at 24 micron and only barely seen in the MISPGAL 70 micron data. Several other red sources are detected at Herschel wavelengths and coincide with the peaks of the millimeter condensations. SED fitting results for the brightest Herschel sources indicate that, apart from the massive Class 0 that forms in condensation 1, young low mass stars are forming around RCW 120. The YSOs observed on the borders of RCW 120 are younger than its ionizing star, which has an age of about 2.5 Myr.

研究动机与目标

• 利用远红外数据识别RCW 120中此前未被探测到的、深度嵌入的YSO。
• 通过SED拟合确定YSO的物理属性，特别是短波长下未被探测到的YSO的质量、光度和演化类别。
• 通过识别相对于电离前沿的年龄序列，研究RCW 120中的恒星形成历史。
• 检验电离恒星的辐射通过致密丝状结构隧穿从而触发恒星形成的假设。
• 利用高保真SED约束，比较质量相似但演化阶段不同的YSO。

提出的方法

• 获取70–500 μm波段的深空、高分辨率PACS和SPIRE图像，以探测冷的、嵌入的YSO。
• 利用多波段流量对探测到的源进行谱能分布（SED）拟合，以推导其质量、光度和演化类别。
• 将赫歇尔源与毫米波凝聚结构及现有星表（2MASS、Spitzer、MIPSGAL）进行交叉识别。
• 利用远红外流量约束原恒星包层质量与演化阶段，尤其针对在24 μm波段未被探测到的源。
• 分析YSO在空间上相对于电离前沿和致密丝状结构的分布，以推断触发机制。
• 比较具有相似光谱特征但24 μm亮度不同的YSO的SED拟合属性，以推断其演化序列。

实验结果

研究问题

• RQ1 在RCW 120中是否存在此前未被探测到的、深度嵌入的YSO，且在短波长下仍不可见？
• RQ2 此前仅在70 μm波段探测到的致密凝聚态1中的大质量源，其演化阶段和物理质量为何？
• RQ3 YSO的空间年龄梯度是否与H II区触发恒星形成一致？
• RQ4 通过致密丝状结构的辐射隧穿是否能解释远离电离前沿的年轻恒星的存在？
• RQ5 利用赫歇尔数据进行SED拟合，能否解析质量相似但光度不同的YSO的演化序列？

主要发现

• 在凝聚态1中识别出一颗大质量（8–10 M⊙）的Class 0原恒星，其包层质量约为~10^3 M⊙，证实其为在H II区中通过聚集-坍缩过程形成的首颗大质量Class 0原恒星。
• 在49个赫歇尔探测到的YSO中，有25个为新发现，主要因其高消光和短波段低辐射。
• 最年轻的YSO（年龄<5×10^4年）位于远离电离前沿的位置，尤其集中在凝聚态5附近，表明辐射隧穿是触发机制。
• SED拟合显示，低质量YSO（0.8–4 M⊙）正在RCW 120周围形成，其年龄早于电离恒星（2.5 Myr），支持触发形成情景。
• 基于SED约束，外观相似的源（如源69与106）在24 μm亮度上的差异归因于不同演化阶段而非质量差异。
• 本研究首次在触发性恒星形成区中，通过高保真远红外SED，实现了对质量相似但演化阶段不同的YSO的直接比较。