[论文解读] Triggered massive-star formation on the borders of Galactic HII regions. II. Evidence for the collect and collapse process around RCW 79

A. Zavagno, Lise Deharveng+5 more|ArXiv.org|Sep 12, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 41被引用 91

一句话总结

本研究通过多波长观测提供了证据，表明银河系电离区RCW 79边界处的大质量恒星形成是由‘聚集与坍缩’过程触发的，即膨胀的电离前锋压缩并使周围尘埃层碎片化，形成大质量核。观测显示，在尘埃环的相对两侧存在大质量的毫米波凝聚体及相关的年轻、明亮的I型源，证实了压缩层的引力坍缩是触发大质量恒星形成的主要机制。

ABSTRACT

We present SEST-SIMBA 1.2-mm continuum maps and ESO-NTT SOFI JHK images of the Galactic HII region RCW 79. The millimetre continuum data reveal the presence of massive fragments located in a dust emission ring surrounding the ionized gas. The two most massive fragments are diametrically opposite each other in the ring. The near-IR data, centred on the compact HII region located at the south-eastern border of RCW 79, show the presence of an IR-bright cluster containing massive stars along with young stellar objects with near-IR excesses. A bright near- and mid-IR source is detected towards maser emissions, 1.2 pc north-east of the compact HII region centre. Additional information, extracted from the Spitzer GLIMPSE survey, are used to discuss the nature of the bright IR sources observed towards RCW 79. Twelve luminous Class I sources are identified towards the most massive millimetre fragments. All these facts strongly indicate that the massive-star formation observed at the border of the HII region RCW 79 has been triggered by its expansion, most probably by the collect and collapse process.

研究动机与目标

• 研究银河系电离区边缘大质量恒星形成的物理机制，以RCW 79为关键案例研究。
• 通过识别膨胀电离区形成的压缩壳层中大质量、引力不稳定的碎片，检验‘聚集与坍缩’假说。
• 利用近红外和中红外数据，确定与这些碎片相关的年轻恒星物体（YSOs）的性质和年龄。
• 评估观测到的形态和动力学是否支持Whitworth等人（1994年）的壳层碎片化与核心坍缩理论模型。

提出的方法

• 利用SEST-SIMBA仪器获取1.2毫米连续谱图象，追踪冷尘埃辐射，并识别RCW 79边缘的大质量致密碎片。
• 利用ESO-NTT SOFI仪器获取JHKs波段的近红外成像，探测具有红外超量的嵌入式大质量恒星和YSO。
• 利用Spitzer GLIMPSE巡天在8微米波段的数据，识别多环芳烃（PAH）发射的光致离解区（PDRs），并定位明亮的红外源。
• 分析SuperCOSMOS巡天的Hα发射线，评估电离气体的动力学状态，并检测香槟流的迹象。
• 将毫米波凝聚体与红外源相关联，识别正在进行或近期发生的大质量恒星形成区域。
• 基于I型YSO的光度和演化阶段，以及紧致电离区的特征，应用年龄估算，以约束碎片化的发生时间。

实验结果

研究问题

• RQ1 根据‘聚集与坍缩’模型预测，RCW 79周围的尘埃环中是否存在大质量致密碎片？
• RQ2 这些碎片的位置是否与年轻的大质量恒星或指示近期恒星形成的明亮红外源一致？
• RQ3 压缩壳层的碎片化是否与Whitworth等人（1994年）模型中描述的引力不稳定性与坍缩一致？
• RQ4 触发的大质量恒星形成事件的年龄是多少？其与电离区及其边界处紧致电离区的年龄有何关系？
• RQ5 是否存在其他触发机制，如辐射驱动压缩或明亮边缘云坍缩，也对本区域的恒星形成有贡献？

主要发现

• 在RCW 79周围尘埃环上探测到五个大质量毫米波凝聚体，其中最重的两个碎片位于相对两侧。
• 在最重的毫米波凝聚体方向识别出十二个明亮的I型YSO，表明正在进行或近期发生的大质量恒星形成。
• 在紧致电离区东北方向1.2 pc处发现一个与脉泽发射相关的明亮红外源，标志了活跃的高质​​量原恒星形成区域。
• 紧致电离区及其激发星团，以及I型YSO的年龄估计为~1.7 Myr，与壳层聚集后约10^5年前发生碎片化的事件一致。
• 通过Hα速度场推断出香槟流的存在，表明电离气体正通过低密度区域逃逸，这些区域可能是在壳层碎片化后形成的。
• 碎片与YSO在某一特定平面上的对齐，与标准‘聚集与坍缩’模型的球对称性相矛盾，表明需要采用非球对称、非均匀的模型。