[论文解读] Triggered massive-star formation on the borders of Galactic HII regions. I. A search for `collect and collapse' candidates

L. Deharveng, A. Zavagno+1 more|ArXiv.org|Dec 22, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 47被引用 128

一句话总结

本文識別出17個銀河系H II區作為『聚集與坍縮』機制觸發大質量恆星形成的優先候選者，該機制中膨脹的電離氣體壓縮並破碎周圍的分子殼層，進而形成新恆星。主要貢獻在於針對性地選取了在H II區邊緣顯示高光度近紅外星團與中紅外點源的區域——這些是第二代恆星形成的重要指標——並透過後續多波段觀測研究得到驗證。

ABSTRACT

Young massive stars or clusters are often observed at the peripheries of HII regions. What triggers star formation at such locations? Among the scenarios that have been proposed, the `collect and collapse' process is particularly attractive because it permits the formation of massive objects via the fragmentation of the dense shocked layer of neutral gas surrounding the expanding ionized zone. However, until our recent article on Sh 104, it had not been convincingly demonstrated that this process actually takes place. In the present paper we present our selection of seventeen candidate regions for this process; all show high-luminosity near-IR clusters and/or mid-IR point sources at their peripheries. The reality of a `collect and collapse' origin of these presumably second-generation stars and clusters will be discussed in forthcoming papers, using new near-IR and millimetre observations.

研究动机与目标

• 識別並選取可能在H II區邊緣透過『聚集與坍縮』過程觸發大質量恆星形成的H II區。
• 解決長期以來在銀河系H II區中缺乏令人信服的『聚集與坍縮』機制觀測證據的問題。
• 提供一份經優先排序的區域清單，以利後續使用近紅外與電波波段進行詳細觀測。
• 區分邊緣星形成區域中主要與次要電離來源，以確認觸發機制。
• 研究此過程是否導致在致密壓縮中性氣體殼層中形成大質量恆星或星團。

提出的方法

• 根據H II區邊緣存在高光度近紅外星團與中紅外點源，選取候選區域。
• 利用IRAS、MSX與2MASS的中紅外與近紅外數據，識別H II區邊界處的原恆星與年輕恆星對象。
• 應用標準以識別致密分子殼層與冷塵埃發射環，方法包括電波續電磁波段與譜線觀測（例如IRAM、SEST、MAMBO）。
• 分析電離氣體中的速度位移（例如『香檳流』現象），以評估邊緣星團是否為主要電離來源。
• 繪製分子氣體與塵埃發射，以檢測壓縮、衝擊層的存在的可能性與潛在的碎片化模式。
• 將觀測到的形態（例如環狀塵埃結構）與『聚集與坍縮』模型的理論預測進行比較。

实验结果

研究问题

• RQ1 銀河系H II區中是否存在『聚集與坍縮』過程的可觀測特徵，例如致密壓縮殼層與邊緣星團？
• RQ2 H II區邊緣所觀測到的高光度近紅外星團與中紅外點源，是否代表第二代大質量恆星形成？
• RQ3 包圍H II區的分子殼層是否足夠致密且連續，以支持理論模型所要求的重力碎片化？
• RQ4 所觀測到的形態——特別是環狀塵埃結構——是否可由『聚集與坍縮』機制解釋，還是暗示其他過程？
• RQ5 這些區域的邊緣星團是否由其自身恆星電離，還是由中心H II區的外部電離所觸發？

主要发现

• 基於H II區邊緣存在高光度近紅外星團與中紅外點源，識別出17個候選區域。
• 如Sh 104、RCW 40、RCW 79與RCW 120等區域，周圍幾乎完整環繞著冷塵埃發射環，顯示存在致密壓縮殼層。
• 在RCW 79中觀察到多階段的恆星形成：一個緊湊的H II區、H2O maser，以及無對應紅外源的塵埃凝聚區，顯示碎片化仍在進行中。
• Sh 104顯示出致密分子殼層與碎片化的明確證據，與先前研究（Deharveng et al. 2003b）中確認的『聚集與坍縮』過程一致。
• 對於Sh 217與Sh 219，周圍物質主要為低密度原子氫，使『聚集與坍縮』情景的確定性較低。
• 在某些情況下，如Sh 219，速度位移顯示『香檳流』現象，但中心激發星與邊緣星團分離，支持外部觸發的機制。