DR21フィラメントにおける星形成の理解
DR21フィラメントにおける星形成に影響を与える条件の概要。
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目次
星は宇宙の巨大なガスと塵の雲、分子雲の中で形成される。この雲の中では、高密度の領域が新しい星、特に大きな星の誕生につながることがある。これらの領域の条件を理解することは、星がどのように形成され、進化するかを把握するために重要なんだ。
DR21フィラメント
星形成を研究する上で注目される地域の一つがDR21フィラメントで、これはより大きな白鳥座X分子雲複合体の一部だ。このフィラメントは、地球から数千光年の距離にあり、最も密度が高く、活発な星形成領域の一つとして知られている。長さは約4パーセクで、ガスと塵が豊富に含まれていて、星形成のプロセスを調査するのに理想的な場所なんだ。
運動温度の測定
運動温度は、ガス中の粒子がどれだけ速く動いているかの指標を指す。星形成に関して言えば、分子雲のガスの運動温度を測ることで、科学者たちはこれらの領域で起こっている物理的な条件やプロセスを理解する助けになる。
DR21の研究では、ホルムアルデヒド(HCO)が密なガスの温度を測るためのツールとして使われた。この分子はこれらの雲に広く存在していて、環境条件の変化に敏感なんだ。天体望遠鏡の観測を用いて、科学者たちはHCOの異なる放出を分析し、ガスの運動温度を導き出すことができる。
DR21フィラメントからの発見
研究者たちは、IRAM 30m望遠鏡を使ってDR21フィラメントの運動温度をマッピングした。特定のHCO放出に注目して、その結果、温度の幅広い範囲が示され、値は24から114ケルビンの間だった。平均すると、温度は約48ケルビンだった。この温度の変動は、フィラメントの異なる領域で異なる物理的プロセスが起こっていることを示していて、重要なんだ。
他の測定との比較
HCOから得られた運動温度を、アンモニア(NH)や遠赤外線(FIR)観測など、他の方法で測定された値と比較すると、HCOは全体的に高い温度を示すことがわかった。これは、HCOが活発な星形成区域に関連する温かくて密なガスを追跡するのに特に効果的であることを示唆しているんだ。
密なコアの役割
DR21フィラメントの中で、研究者たちは4つの密なコアを特定した:N44、N46、N48、N54。これらのコアは温度勾配を示し、星形成のような内部活動が周囲のガスにどのように影響を与えるかを示している。一般的に、より活発な星形成を示すコアは高い温度を持っていることがわかった。
内部放射の影響
形成中の星からの内部放射は、周囲の密なガスの温度に大きな影響を与える。星が形成され、進化するにつれて、彼らは周囲の物質にエネルギーを与える放射を放出し、加熱する。高い温度は、明るい星やエネルギーのある流出の存在と関連していて、活発な星形成領域によく見られる現象なんだ。
爆発的な出来事と加熱
過去の爆発的な出来事が加熱に影響を与える証拠もある。例えば、約1万年前に爆発的な出来事が起こり、ガスの加熱や乱流の動きに寄与したという仮説がある。しかし、現在の温度測定は、DR21地域での ongoing 加熱が主にこれらの爆発的な出来事によるという考えを直接支持するものではなかった。
乱流加熱
運動温度に影響を与えるもう一つの重要なプロセスは乱流で、これは星形成領域でよく起こる。乱流は、星の流出からの衝撃やガスと放射の相互作用など、さまざまな要因から発生する。それはガス粒子の混沌とした動きに寄与し、温度を上げることがある。DR21フィラメントのHCO観測は、乱流の増加と高いガス温度との関連を示唆している。
マッハ数の役割
マッハ数は、周囲の媒質における音速に対する物体の速度を測る指標だ。DR21フィラメントでは、高いマッハ数が非熱的な動き、つまり乱流や流出がガスのダイナミクスを支配していることを示している。これは、マッハ数が高い領域も高い温度を示すという結果とも一致していて、星形成地域における乱流と加熱の関連性をさらに強固にしているんだ。
他の地域との比較
DR21フィラメントからの発見はユニークではなく、OMC-1やN113など、よく研究された他の星形成地域と似たような点を持っている。これらの地域でも、同様の運動温度や物理的条件が観察されていて、星形成を支配する共通の原則があることを示唆しているんだ。
結論
DR21フィラメントの研究は、星形成に関与する条件やプロセスについて貴重な洞察を提供する。運動温度を測定し、内部放射、爆発的な出来事、乱流などのさまざまな要因の役割を分析することで、研究者たちは分子雲の中で星がどのように発展するかをより深く理解することができる。科学がこれらの複雑な領域を探求し続ける中で、さらなる観察や研究が宇宙の星のゆりかごに関する知識を高めるだろう。
タイトル: Kinetic temperature of massive star-forming molecular clumps measured with formaldehyde V. The massive filament DR21
概要: The kinetic temperature structure of the massive filament DR21 has been mapped using the IRAM 30 m telescope. This mapping employed the para-H$_2$CO triplet ($J_{\rm K_aK_c}$ = 3$_{03}$--2$_{02}$, 3$_{22}$--2$_{21}$, and 3$_{21}$--2$_{20}$) on a scale of $\sim$0.1 pc. By modeling the averaged line ratios of para-H$_{2}$CO with RADEX under non-LTE assumptions, the kinetic temperature of the dense gas was derived at a density of $n$(H$_{2}$) = 10$^{5}$ cm$^{-3}$. The para-H$_2$CO lines reveal significantly higher temperatures than NH$_3$ (1,1)/(2,2) and FIR wavelengths. The dense clumps appear to correlate with the notable kinetic temperature. Among the four dense cores (N44, N46, N48, and N54), temperature gradients are observed on a scale of $\sim$0.1-0.3 pc. This suggests that the warm dense gas is influenced by internal star formation activity. With the exception of N54, the temperature profiles of these cores were fitted with power-law indices ranging from $-$0.3 to $-$0.5. This indicates that the warm dense gas is heated by radiation emitted from internally embedded protostar(s) and/or clusters. While there is no direct evidence supporting the idea that the dense gas is heated by shocks resulting from a past explosive event in the DR21 region, our measurements toward the DR21W1 region provide compelling evidence that the dense gas is indeed heated by shocks originating from the western DR21 flow. Higher temperatures appear to be associated with turbulence. The physical parameters of the dense gas in the DR21 filament exhibit a remarkable similarity to the results obtained in OMC-1 and N113. This may imply that the physical mechanisms governing the dynamics and thermodynamics of dense gas traced by H$_{2}$CO in diverse star formation regions may be dominated by common underlying principles despite variations in specific environmental conditions. (abbreviated)
著者: X. Zhao, X. D. Tang, C. Henkel, Y. Gong, Y. Lin, D. L. Li, Y. X. He, Y. P. Ao, X. Lu, T. Liu, Y. Sun, K. Wang, X. P. Chen, J. Esimbek, J. J. Zhou, J. W. Wu, J. J. Qiu, X. W. Zheng, J. S. Li, C. S. Luo, Q. Zhao
最終更新: 2024-05-29 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2405.18767
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2405.18767
ライセンス: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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