[论文解读] Testing Models of Triggered Star Formation with Young Stellar Objects in Cepheus OB4

Abby Mintz, Joseph L. Hora+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 7, 2021

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 67被引用 5

一句话总结

本研究利用来自斯皮兹曼、WISE、2MASS及其他巡天的多波段测光星表，对仙王座OB4 H II区中的触发性恒星形成模型进行了检验，该星表包含821个年轻恒星物体（YSOs）。研究发现，电离壳层和柱状结构中广泛分布着I类YSO，且存在径向年龄梯度，支持‘聚集-坍缩’机制作为大质量恒星触发顺序恒星形成的驱动力。

ABSTRACT

OB associations are home to newly formed massive stars, whose turbulent winds and ionizing flux create H II regions rich with star formation. Studying the distribution and abundance of young stellar objects (YSOs) in these ionized bubbles can provide essential insight into the physical processes that shape their formation, allowing us to test competing models of star formation. In this work, we examined one such OB association, Cepheus OB4 (Cep OB4) - a well-suited region for studying YSOs due to its Galactic location, proximity, and geometry. We created a photometric catalog from Spitzer/IRAC mosaics in bands 1 (3.6 $\mu$m) and 2 (4.5 $\mu$m). We supplemented the catalog with photometry from WISE, 2MASS, IRAC bands 3 (5.8 $\mu$m) and 4 (8.0 $\mu$m), MIPS 24 $\mu$m, and MMIRS near IR data. We used color-color selections to identify 821 YSOs, which we classified using the IR slope of the YSOs' spectral energy distributions (SEDs), finding 67 Class I, 103 flat spectrum, 569 Class II, and 82 Class III YSOs. We conducted a clustering analysis of the Cep OB4 YSOs and fit their SEDs. We found many young Class I objects distributed in the surrounding shell and pillars as well as a relative age gradient of unclustered sources, with YSOs generally decreasing in age with distance from the central cluster. Both of these results indicate that the expansion of the H II region may have triggered star formation in Cep OB4.

研究动机与目标

• 调查大质量恒星在仙王座OB4 H II区中触发低质量恒星形成的作用。
• 确定观测到的YSO分布是否支持‘聚集-坍缩’或辐射驱动压缩模型。
• 表征该区域YSO的空间分布、年龄梯度及SED特性。
• 利用多波段红外测光与颜色-颜色选择标准，识别并分类YSO。

提出的方法

• 利用斯皮兹曼/IRAC在3.6和4.5 µm波段的拼接图像构建深度测光星表，补充了WISE、2MASS、IRAC第3和第4波段、MIPS 24 µm以及MMIRS近红外数据。
• 在IRAC和WISE波段应用颜色-颜色选择条件，识别YSO候选体，排除活动星系核（AGN）、PAH污染源及背景源。
• 根据其红外谱能分布（SED）斜率，将YSO分类为I类、谱型平坦、II类和III类。
• 对YSO的空间分布进行聚类分析，并通过SED建模推断年龄趋势。
• 使用消光校正后的颜色标准与孔径测光提高源的可靠性并减少污染。
• 应用统计筛选去除虚假检测，包括激波发射结和孔径污染源。

实验结果

研究问题

• RQ1 仙王座OB4中YSO的空间分布是否支持触发性恒星形成的‘聚集-坍缩’模型？
• RQ2 非聚集YSO是否存在与膨胀H II区引发的顺序恒星形成一致的径向年龄梯度？
• RQ3 YSO是否优先位于柱状体和壳层等致密结构中，如辐射驱动压缩模型所预测？
• RQ4 仙王座OB4中YSO的SED与测光特性与标准演化序列相比如何？

主要发现

• 共识别出821个YSO，包括67个I类、103个谱型平坦、569个II类和82个III类源。
• I类YSO广泛分布于电离壳层和柱状结构中，表明这些区域正在进行或刚刚发生恒星形成。
• 非聚集YSO表现出明显的径向年龄梯度，较年轻的源位于距离中心星团更远的位置，支持顺序触发机制。
• YSO的空间分布与年龄梯度与‘聚集-坍缩’模型一致，即膨胀的H II区压缩气体并触发新的恒星形成。
• SED拟合与聚类分析证实，恒星形成并非随机，而是与壳层中致密压缩物质的空间分布相关。
• 20个具有显著Ks–8.0 µm色指数超量的YSO可能代表深层嵌入源或具有强喷流的源，进一步支持活跃的恒星形成过程。