FOREST unbiased Galactic plane imaging survey with the Nobeyama 45 m telescope (FUGIN). VI. Dense gas and mini-starbursts in the W 43 giant molecular cloud complex
We performed new large-scale 12CO, 13CO, and C18O J = 1–0 observations of the W 43 giant molecular cloud complex in the tangential direction of the Scutum arm (l ∼30°) as a part of the FUGIN project. The low-density gas traced by 12CO is distributed over 150 pc × 100 pc (l × b), and has a large velocity dispersion (20–30 km s−1). However, the dense gas traced by C18O is localized in the W 43 Main, G30.5, and W 43 South (G29.96−0.02) high-mass star-forming regions in the W 43 giant molecular cloud (GMC) complex, which have clumpy structures. We found at least two clouds with a velocity difference of ∼10–20 km s−1, both of which are likely to be physically associated with these high-mass star-forming regions based on the results of high 13CO J = 3–2 to J = 1–0 intensity ratio and morphological correspondence with the infrared dust emission. The velocity separation of these clouds in W 43 Main, G30.5, and W 43 South is too large for each cloud to be gravitationally bound. We also revealed that the dense gas in the W 43 GMC has a high local column density, while “the current SFE” (star formation efficiency) of the entire GMC is low () compared with the W 51 and M 17 GMC. We argue that the supersonic cloud–cloud collision hypothesis can explain the origin of the local mini-starbursts and dense gas formation in the W 43 GMC complex.
Memo
- Inoue&Fukui 2013での磁気流体力学シミュレーションで、分子雲衝突による衝撃圧縮が乱流と磁場を増幅することが示され、Inoue+2018でこのように作られたコアがO型星を形成するに十分なレート(>10^−4 Mo/yr)で集積していることがわかった
- Motte+2018aは、ALMAによるW43-MM1の観測で131のダストクランプを同定した上で、コアの質量関数(CMF)が恒星の初期質量関数よりも平坦(トップヘビー)であることを示し、W43-MM1では大質量の高密度コアがより効率的に形成される可能性が高いことを示唆した
- W43のSFEは12COや13COでは比較的低かったが、C18Oでは4%という高い数値となり、このような高密度ガスはW43の星形成領域以外にも広く分布していることから、W43では今後さらに星形成が進むものと思われる
- W43の複数の分子雲は重力安定に必要な質量を大きく下回っていたので、これらの分子雲は偶然に衝突を引き起こしたものと思われる
- 12COで観測されるような、Scutum Arm内の低密度ガスの内部で、10-20 pcスケールのより小規模なガスが衝突を起こして高密度領域を形成する?
- 平均自由工程から、W43の分子雲衝突頻度は/7 Myrと計算され、これはシミュレーション結果(/2-3 Myr)よりも頻度が低いという結果となった