ReferenceMASSIVE STAR FORMATION AT THE PERIPHERY OF THE EVOLVED GIANT H ii REGION W 39

MASSIVE STAR FORMATION AT THE PERIPHERY OF THE EVOLVED GIANT H ii REGION W 39

Abstract

We present the first detailed study of the large, ∼30 pc diameter, inner-Galaxy H ii region W 39. Radio recombination line observations combined with H i absorption spectra and Galactic rotation models show that the region lies at VLSR = +65.4 ± 0.5 km s−1, corresponding to a near kinematic distance of 4.5 ± 0.2 kpc. Analysis of radio continuum emission shows that the H ii region is being powered by a cluster of OB stars with a combined hydrogen-ionizing luminosity of log (Q) ⩾ 50, and that there are three compact H ii regions located on the periphery of W 39, each with log (Q) ∼ 48.5 (single O7–O9 V star equivalent). In the infrared, W 39 has a hierarchical bubble morphology, and is a likely site of sequential star formation involving massive stars. Kinematic models of the expansion of W 39 yield timescales of the order of Myr, consistent with a scenario where the formation of the smaller H ii regions has been triggered by the expansion of W 39. Using Spitzer GLIMPSE and MIPSGAL data, we show that star formation activity is not distributed uniformly around the periphery of W 39 but is concentrated in two areas that include the compact H ii regions as well as a number of intermediate-mass Class I and Class II young stellar objects.

Memo

  • W 39は、銀河系内部に位置する巨大なH II領域（電離水素領域）であり、高解像度データによって、その複雑な構造と周囲での連鎖的な大質量星形成プロセスの詳細な解明が期待されている天体である
  • W 39は電波観測においてU字型の尾根状構造を持つ「泡（バブル）」のような形態を示しており、その電波再結合線のデータから、この領域の視線速度はVLSR = 65.4 ± 0.5 km/sであると特定された
  • Spitzer宇宙望遠鏡のデータから、W 39は内側に24 μm（塵の放射）、外側に8 μm（PAH分子の放射）が重なる層状構造を持っており、これは単一の巨大なH II領域が特定の方向からの電離放射線によって加熱されていることを裏付けている
  • VGPSデータからW 39の1420 MHzにおけるフラックス密度を40 Jyと測定し、距離4.5 kpcを考慮して計算した結果、この領域を維持するには少なくとも2個のO3 V型星（あるいは10個のO7 V型星）に相当する膨大な電離放射線が必要であり、多数のOB型星に支えられた巨大H II領域（GHIIR）であると結論付けられた
  • W 39のフラックス密度や距離（約30 pc相当）から算出すると、電子密度は~ 20 cm⁻³、電離ガスの総質量は~ 10⁴ M☉に達し、構造モデルに依存するものの非常に大規模な天体であることが示された
  • W 39の周辺にあるコンパクトな電波源G19.07-0.28は、O8 V型星1個分に相当する規模（電離ガス質量~ 50 M☉）を持つ独立したバブル構造であり、電波と赤外線の両データから電離ガスが外部へ漏れ出さずに閉じ込められている（f ~ 1）領域であると分析された
  • W 39の縁にある電波源G18.88-0.49は、O8 V型星1個分に相当する規模（電離ガス質量~ 44 M☉）を持ち、複雑な形状ながらも電離放射線が閉じ込められた塵の多いバブル構造であると推測される
  • W 39の周辺にある電波源G18.94-0.43は、O9 V型星1個分に相当する規模（電離ガス質量~ 32 M☉）を持ち、複雑な形状をしているが、電波が強い場所で8 μm放射が減少するといった典型的なH II領域の特徴を示している
  • W 39（年齢~ 2–4 × 10^6 yr）とその縁にある小さなH II領域（年齢~ 10^5 yr）の間には明らかな時間差があり、この時間的・空間的な整合性は、親であるW 39の膨張が引き金となって周囲の星形成を誘発したという説を強く支持する
  • 若い星（YSO）の分布はW 39の縁に沿って不均一に広がっており、COガスの分布と一致する一方で、バブル内部の赤外線暗黒星雲（IRDC）に関連する最新の星形成（Class I）については、W 39との物理的関連性を断定するためにさらなる高解像度観測が必要である
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