[论文解读] The first stars of the Rho Ophiuchi Dark Cloud. XMM-Newton view of Rho Oph and its neighbors

I. Pillitteri, S. J. Wolk+2 more|arXiv (Cornell University)|May 24, 2016

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 56被引用 6

一句话总结

本研究基于XMM-Newton对Rho Ophiuchi A+B双星系统的53 ks观测，探测到89个X射线源，其中包括22颗年龄为5–10 Myr的无盘类III型年轻恒星。这些恒星构成一个位于L1688核心北部的较老、独立的星团，表明在当前L1688区域活跃恒星形成之前，已发生过早期恒星形成爆发，这与基于Upper Sco-Cen超新星激波的触发恒星形成模型相矛盾。

ABSTRACT

Star formation in molecular clouds can be triggered by the dynamical action of winds from massive stars. Furthermore, X-ray and UV fluxes from massive stars can influence the life time of surrounding circumstellar disks. We present the results of a 53 ks XMM-Newton observation centered on the Rho Ophiuchi A+B binary system. Rho Ophiiuchi lies in the center of a ring of dust, likely formed by the action of its winds. This region is different from the dense core of the cloud (L1688 Core F) where star formation is at work. X-rays are detected from Rho Ophiuchi as well as a group of surrounding X-ray sources. We detected 89 X-ray sources, 47 of them have at least one counterpart in 2MASS + All-WISE catalogs. Based on IR and X-ray properties, we can distinguish between young stellar objects (YSOs) belonging to the cloud and background objects. Among the cloud members, we detect 3 debris disk objects and 22 disk-less / Class III young stars. We show that these stars have ages in $5-10$ Myr, and are significantly older than the YSOs in L1688. We speculate that they are the result of an early burst of star formation in the cloud. An X-ray energy of $\ge5 imes10^{44}$ ergs has been injected into the surrounding medium during the past $5$ Myr, we discuss the effects of such energy budget in relation to the cloud properties and dynamics.

研究动机与目标

• 调查Rho Ophiuchi A+B系统及其周围区域的X射线特性，以理解恒星形成历史。
• 利用X射线和红外数据识别并分类年轻恒星物体（YSOs）及无盘恒星。
• 确定L1688核心北部区域恒星的年龄和演化状态，特别是与尘埃环结构的关系。
• 评估大质量恒星的X射线和紫外辐射在塑造云气动力学和盘面演化中的作用。
• 评估X射线辐射的能量预算，并检验其与Rho Ophiuchi区域观测到的气泡膨胀的一致性。

提出的方法

• 对Rho Ophiuchi A+B双星系统中心进行了53 ks的XMM-Newton观测。
• 将X射线源与2MASS和All-WISE星表交叉匹配，基于红外颜色和星等对天体进行分类。
• 利用X射线光度和变异性作为指标，区分年轻无盘恒星（类III）与带盘YSO（类I和II）。
• 结合X射线与红外数据，估算探测到恒星的年龄和演化阶段。
• 假设饱和的L_X/L_bol ≈ 10^-3，估算过去5 Myr的总X射线能量输出，以评估其在驱动观测到的气泡中的作用。
• 分析恒星的自行运动，识别运动学集团并推断星团形成历史。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Rho Ophiuchi A+B的XMM-Newton观测场中探测到的年轻恒星群体的年龄和演化状态是什么？
• RQ2 该区域恒星的X射线光度函数和变异性与L1688核心区域相比如何？
• RQ3 Rho Ophiuchi周围部分开放的尘埃环的起源是什么？大质量恒星的星风在其中的形成过程中起什么作用？
• RQ4 观测到的X射线能量输出是否足以解释周围气泡的动能和膨胀 timescale？
• RQ5 5–10 Myr老的无盘恒星星团的存在是否挑战了基于Upper Sco-Cen超新星激波的触发恒星形成模型？

主要发现

• 共探测到89个X射线源，其中47个在2MASS和All-WISE星表中有对应体。
• 在探测到的源中，22个被分类为年龄在5至10 Myr之间的无盘类III型年轻恒星，表明曾发生过更早的恒星形成事件。
• 仅发现三个过渡盘或碎片盘天体，表明其盘面耗散状态显著早于较年轻的L1688核心（t ~ 1 Myr）。
• 过去5 Myr的X射线能量输出估计为≥5×10^44 erg，足以驱动观测到的气泡膨胀，尽管气泡形成时间（~1.2 Myr）短于恒星年龄。
• 22颗无盘恒星的空间分布和自行运动表明，它们构成一个约5 Myr老的同源星团，原位形成，与L1688中的年轻YSO明显不同。
• 部分恒星中观测到耀发活动，环状结构长度估计约为1个恒星半径，与其它年轻活跃恒星一致。