[论文解读] The ratio of N(C18O) and Av in Chamaeleon I and III-B using 2MASS and SEST

J. Kainulainen, K. Lehtinen+1 more|CERN Bulletin|Oct 12, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 53被引用 19

一句话总结

本研究利用2MASS近红外测光和SEST C18O谱线数据，调查了查梅洛伊昂I和III-B中N(C18O)/AV比值。结果表明，尽管两片分子云的平均N(C18O)/AV比值一致（约为每AV−2单位2×10¹⁴ cm⁻²），但存在显著的区域差异：恒星形成区中比值增强，表明分子从尘埃颗粒上脱附；而在宁静区域中N(C18O)与AV关系较平缓，表明分子强烈耗竭，暗示存在CO图中不可见的冷、致密核心。

ABSTRACT

We investigate the relationship between the C18O column density and the visual extinction in Chamaeleon I and in a part of the Chamaeleon III molecular cloud. The C18O column densities, N(C18O), are calculated from J=1-0 rotational line data observed with the SEST telescope. The visual extinctions, Av, are derived using JHK photometry from the 2MASS survey and the NICER color excess technique. In contrast with the previous results of Hayakawa et al. (2001), we find that the average N(C18O) / Av ratios are similar in Cha I and Cha III, and lie close to values derived for other clouds, i.e. N(C18O) ~ 2 x 10^14 cm^-2 (Av - 2). We find, however, clear deviations from this average relationship towards individual clumps. Larger than average N(C18O) / Av ratios can be found in clumps associated with the active star forming region in the northern part of Ch a I. On the other hand, some regions in the relatively quiescent southern part of Cha I show smaller than average N(C18O) / Av ratios and also very shallow proportionality between N(C18O) and Av. The shallow proportionality suggests that C18O is heavily depleted in these regions. As the degree of depletion is proportional to the gas density, these regions probably contain very dense, cold cores, which do not stand out in CO mappings. A comparison with the dust temperature map derived from the ISO data shows that the most prominent of the potentially depleted cores indeed coincides with a dust temperature minimum. It seems therefore feasible to use N(C18O) and Av data together for identifying old, dense cores in large scale mappings.

研究动机与目标

• 确定查梅洛伊昂I和III-B中C18O柱密度（N(C18O)）与消光（AV）的关系，以改进分子云中的质量追踪。
• 调查N(C18O)/AV比值的差异是否与恒星形成活动或环境条件（如密度和温度）相关。
• 评估在不同星际环境中（尤其是致密、冷核心中）标准N(H2)/N(C18O)比值假设的可靠性。
• 评估结合2MASS近红外消光图与大范围C18O巡天在识别宁静、冷、致密分子核心方面的实用性。
• 解决先前N(C18O)/AV测量中的不一致，特别是与Hayakawa等人（2001年）研究结果的冲突。

提出的方法

• 利用2MASS全天调查的JHK测光数据，通过NICER色指数法推导视觉消光（AV）。
• 基于SEST望远镜观测的J=1-0转动能级跃迁发射线，假设局部热动平衡（LTE），测量C18O柱密度（N(C18O)）。
• 将C18O数据平滑至与2MASS消光图相同的2′分辨率，以实现直接的空间对比。
• 为单个团块和区域构建N(C18O)与AV的关系图，以识别与平均比值的偏离。
• 将N(C18O)/AV异常的空间分布与ISO数据的尘埃温度图进行比较，以识别冷、致密核心。
• 利用2MASS的色-色图（J−H, H−K）识别具有红外超量发射的年轻恒星天体（YSO）候选体。

实验结果

研究问题

• RQ1 查梅洛伊昂I和查梅洛伊昂III-B中N(C18O)/AV比值是否一致，其与标准值相比如何？
• RQ2 查梅洛伊昂I中活跃恒星形成区域是否因尘埃颗粒上的脱附而表现出增强的N(C18O)/AV比值？
• RQ3 N(C18O)与AV关系平缓的区域是否表明冷、致密核心中存在分子耗竭？
• RQ4 结合2MASS消光图与大范围C18O巡天是否能有效识别冷、宁静的分子核心？
• RQ5 本研究与Hayakawa等人（2001年）对查梅洛伊昂I的N(C18O)/AV比值存在差异的原因是什么？

主要发现

• 查梅洛伊昂I和查梅洛伊昂III-B中平均N(C18O)/AV比值约为每AV−2单位2×10¹⁴ cm⁻²，与其它分子云中的值一致。
• 在查梅洛伊昂I北部活跃恒星形成区，N(C18O)/AV比值比平均值增强1.3±0.2倍，表明由于激波或辐射作用导致C18O气相成分增加。
• 在查梅洛伊昂I南部宁静区域，部分团块表现出N(C18O)与AV关系平缓，表明分子强烈耗竭，可能由高气体密度和低温引起。
• 在N(C18O)/AV图中识别出最显著的耗竭核心，其空间位置与ISO尘埃温度图中的局部极小值一致，证实其为冷、致密核心。
• 本研究通过归因于Hayakawa等人（2001年）研究中C18O数据强度标度不一致，解决了与该研究结果的差异。
• 利用2MASS色-色图识别出四个具有红外超量发射的新YSO候选体，表明存在持续的低质量恒星形成活动。