[论文解读] The Initial Conditions of Stellar Protocluster Formation: III. The Herschel counterparts of the Spitzer Dark Cloud catalogue

N. Peretto, C. Lenfestey+5 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Feb 10, 2016

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 29被引用 18

一句话总结

本研究利用赫歇尔Hi-GAL 160和250 μm数据，通过识别H₂柱密度峰值来验证斯皮itzer暗云（SDC）星表中真实红外暗云（IRDCs）的存在。结果表明，76% ± 19%的SDC为真实云系，对于大尺度云系则降至55% ± 12%，成功排除了中红外背景涨落引起的混淆，为银河系尺度的恒星形成研究建立了可靠样本。

ABSTRACT

Galactic plane surveys of pristine molecular clouds are key for establishing a Galactic-scale view of the earliest stages of star formation. For this reason Peretto & Fuller (2009) built an unbiased sample of IRDCs in the 10 deg < |l| < 65 deg, |b|<1 deg region of the Galactic plane using Spitzer 8micron extinction. However, in absorption studies, intrinsic fluctuations in the mid-infrared background can be mis-interpreted as foreground clouds. The main goal of the study presented here is to disentangle real clouds in the Spitzer Dark Cloud (SDC) catalogue from artefacts due to fluctuations in the mid-infrared background. We constructed H_2 column density maps at ~18" resolution using the 160micron and 250micron data from the Herschel Galactic plane survey Hi-GAL. We also developed an automated detection scheme that confirms the existence of a SDC through its association with a peak on these Herschel column density maps. Detection simulations, along with visual inspection of a small sub-sample of SDCs, have been performed to get better insight into the limitations of our automated identification scheme. Our analysis shows that 76(+/-19)% of the catalogued SDCs are real. This fraction drops to 55(+/-12)% for clouds with angular diameters larger than ~1 arcminute. The contamination of the PF09 catalogue by large spurious sources reflect the large uncertainties associated to the construction of the 8micron background emission, a key stage towards the identification of SDCs. A comparison of the Herschel confirmed SDC sample with the BGPS and ATLASGAL samples shows that SDCs probe a unique range of cloud properties, reaching down to more compact and lower column density clouds than any of these two (sub-)millimetre Galactic plane surveys.

研究动机与目标

• 区分斯皮itzer暗云（SDC）星表中由中红外背景涨落引起的虚假源与真实红外暗云（IRDCs）。
• 评估PF09 SDC星表在银河系尺度恒星形成初始条件研究中的可靠性。
• 利用赫歇尔Hi-GAL 160和250 μm数据识别真实SDC，构建高分辨率H₂柱密度图。
• 量化由于背景辐射涨落，特别是大尺度特征，导致的SDC星表污染率。
• 建立经赫歇尔确认的SDC样本，覆盖独特的云系属性范围，包括紧凑和低柱密度系统。

提出的方法

• 利用赫歇尔Hi-GAL巡天数据中160 μm与250 μm的亮度比，构建空间分辨率约18″的H₂柱密度图。
• 开发自动化检测方法，通过在赫歇尔柱密度图中识别峰值来关联SDC。
• 通过检测模拟和子样本的目视检查，评估自动化识别方法的局限性。
• 在检测算法中考虑光束弥散效应和背景涨落的影响，尤其对小尺度和大尺度云系的影响。
• 将赫歇尔确认的SDC样本与BGPS和ATLASGAL巡天进行比较，评估SDC云系属性分布的独特性。
• 采用40″孔径 flux 测量和红外对比度分析，交叉验证与BGPS源的关联性。

实验结果

研究问题

• RQ1 斯皮itzer暗云（SDC）星表中，有多少比例是真实存在的云系，又有多少是由于中红外背景涨落引起的虚假检测？
• RQ2 SDC检测的可靠性如何随角直径变化，特别是对于直径大于约1角分的云系？
• RQ3 赫歇尔Hi-GAL柱密度峰值在多大程度上证实了PF09星表中真实IRDC的存在？
• RQ4 与BGPS和ATLASGAL等主要亚毫米波巡天相比，赫歇尔确认的SDC样本在云系属性（尺寸、柱密度）方面有何差异？
• RQ5 为何先前研究报道的SDC与BGPS源关联率较低？源形态和光束效应在其中起到什么作用？

主要发现

• 基于赫歇尔柱密度峰值，PF09星表中76% ± 19%的SDC被确认为真实云系。
• 对于角直径大于约1角分的云系，真实云系比例降至55% ± 12%，表明背景涨落导致的污染更高。
• 大SDC的污染主要源于原始PF09星表中用于定义云系的8 μm背景发射的不确定性。
• 赫歇尔确认的SDC样本覆盖了独特的云系属性范围，包括比BGPS和ATLASGAL更紧凑和更低柱密度的系统。
• 与BGPS源关联的差异主要源于光束弥散效应和源的拉长形态，导致基于质心匹配的方法漏检了位于扩展BGPS源端点的SDC。
• 无SDC关联的低红外对比度BGPS源通常为低柱密度IRDC，具有较大的光束填充因子，常为孤立源或位于低密度团块的外围。