New Insights into the H ii Region G18.88–0.49: Hub–Filament System and Accreting Filaments
We present an analysis of multiwavelength observations of an area of 0.°27 × 0.°27 around the Galactic H ii region G18.88−0.49, which is powered by an O-type star (age ∼ 105 yr). The Herschel column density map reveals a shell-like feature of extension ∼12 pc × 7 pc and mass ∼2.9 × 104 M⊙ around the H ii region; its existence is further confirmed by the distribution of molecular (12CO, 13CO, C18O, and NH3) gas at [60, 70] km s−1. Four subregions are studied toward this shell-like feature and show a mass range of ∼0.8–10.5 × 103 M⊙. These subregions associated with dense gas are dominated by nonthermal pressure and supersonic nonthermal motions. The shell-like feature is associated with the H ii region, Class I protostars, and a massive protostar candidate, illustrating the ongoing early phases of star formation (including massive stars). The massive protostar is found toward the position of the 6.7 GHz methanol maser, and is associated with outflow activity. Five parsec-scale filaments are identified in the column density and molecular maps and appear to be radially directed to the dense parts of the shell-like feature. This configuration is referred to as a “hub–filament” system. Significant velocity gradients (0.8–1.8 km s−1 pc−1) are observed along each filament, suggesting that the molecular gas flows toward the central hub along the filaments. Overall, our observational findings favor a global nonisotropic collapse scenario as discussed in Motte et al., which can explain the observed morphology and star formation in and around G18.88−0.49.
Memo
- 巨大なH II領域W39の周縁部に位置するG18.88−0.49は、距離約5.0kpcにある若いO型星に励起された星形成領域であり、複数の赤外線バブルや赤外暗黒雲(IRDC)、およびATLASGALクランプを伴う複雑な構造を有している
- 多波長観測(3.6μm〜1950MHz)により、メタノールメーザーやEGO(大質量原始星の指標)を宿す高密度なクランプ、およびそれらに連なるフィラメントやシェル状のガス構造の存在が特定された
- ATLASGALクランプの質量分布とNH3スペクトル解析から得られた線幅の比較により、クランプは熱的圧力を遥かに上回る超音速の非熱的運動(乱流等)によって支持・撹拌されていることがわかった
- 1.4 GHzの電波観測に基づき、G18.88−0.49とG18.937−0.434は年齢0.4-1.4 Myrの若いO型星によって電離されていることが判明した一方で、メーザーが位置する領域はまだ電離放射(自由-自由放射)が検出されないさらに若い段階にあることが示された
- THOR電波観測により、G18.88−0.49が熱的放射源であることが確認された一方、隣接するG18.937−0.434は非熱的放射の混在により主星の評価を修正する必要があることが示された
- G18.88−0.49は、5本のフィラメントが巨大なガス塊(ハブ)に集束するHFSに位置しており、中心のO型星が放つエネルギーによって周囲のガスがシェル状に押し広げられ、その縁で新たな高密度クランプ(サブ領域A〜D)が形成されていることが明らかになった
- CO moment 0により、フィラメントが低密度、シェル状構造が高密度なガスで構成されていることが定量的に裏付けられ、これらが同一の物理システムであることが示された
- 13COおよびC18Oのmoment 1解析により、シェル状構造内部に明確な速度勾配(速度の境界)が発見された
- DoG(Difference of Gaussian)アルゴリズムを用いた画像処理により、分子ガスの空間分布からハブ構造と5本のフィラメントの境界を鮮明に抽出し、それらが物理的に連結したHFSであることを視覚的・統計的に確定した
- 速度チャンネルマップによる解析から、シェル状構造が不均一な高密度クランプ(A〜D)の集合体であること、および5本のフィラメントがハブと同じ速度系で物理的に連結していることが確認された
- PV図から、5本のフィラメントすべてにおいてハブへ向かう明瞭な速度勾配(0.8–1.8 km s⁻¹ pc⁻¹)が検出された
- 同定された50個のYSOの分布解析から、フィラメントではなく中心のハブ(シェル状構造)において、電離前のMYSOから成熟しつつあるO型星まで、多様な進化段階の星形成が同時多発的に進行している実態が明らかになった
- G18.88−0.49は、フィラメントを介した継続的なガス供給によって中心ハブが大質量星を次々と育む『非等方的重力崩壊』の真っ只中にあり、H II領域から未電離の原始星までが共存する、動的に極めて活発な進化段階にあることが結論づけられた
- G18.937−0.434は、局部的な衝撃波による粒子加速で生じた非熱的放射を伴う珍しいH II領域であり、B型星に励起されているものの、速度解析の結果からメインのハブ−フィラメント構造とは物理的に独立した存在であることが判明した