Abstract

Understanding the physical properties of star-forming cores as mass reservoirs for protostars and the impact of turbulence is crucial in star formation studies. We implemented passive tracer particles in clump-scale numerical simulations with turbulence strengths of . Unlike core identification methods used in observational studies, we identified 260 star-forming cores using a new method based on tracer particles falling onto protostars. Our findings reveal that star-forming cores do not necessarily coincide with high-density regions when nearby stars are present, as gas selectively accretes onto protostars, leading to clumpy, fragmented structures. We calculated convex hull cores from star-forming cores and defined their filling factors. Regardless of turbulence strength, convex hull cores with lower filling factors tend to contain more protostars and have larger masses and sizes, indicating that cores in clustered regions are more massive and larger than those in isolated regions. Thus, the filling factor serves as a key indicator for distinguishing between isolated and clustered star-forming regions and may provide insights into the star formation processes within clustered regions. We also found that most convex hull cores are gravitationally bound. However, in the model, there are more low-mass, unbound convex hull cores compared to the model. In the model, 16% of the convex hull cores are unbound, which may be explained by the inertial-inflow model. These findings highlight the influence of turbulence strength on the mass and gravitational stability of cores.

Memo

  • 周囲の密度が高いコアは外部から質量降着の影響を受けて形成する恒星質量やSFEが変化する(S. Nozaki & M. N. Machida 2023, E. Redaelli et al. 2022)
  • シミュレーションによれば、CMFとIMFのピークは近いところにあるが、コア質量と恒星質量の間には直接的な相関はない(V. M. Pelkonen et al. 2021)
  • パッシブトレーサー粒子で追跡した星形成コアの分布は周囲の原始星の数や密度分布によって異なる
    • 孤立した星形成コアは放射状に等方的な密度プロファイルや、フィラメントやハブフィラメントと低密度ガスの両方を含む密度プロファイルなど、様々な密度構造を持っていた
    • 原始星が集まっている領域ではガスが各原始星に競争的に降着するので、コアの形状は非常に複雑になる
  • コア領域にはフィラメントだけでなくその外側にある拡散ガスも含まれているので、原始星が高密度領域を越えたより広い領域からガスを蓄積する可能性がある
  • コアがフィラメントと低密度ガスの両方を含む場合、低密度ガスはフィラメントに対し垂直に分布しており、ガスは低密度領域からフィラメントを介してコアや原始星に降着していると考えられる
  • 原始星クラスターにおけるコアは多くの小さなクランプで構成されており、この分布は複数の原始星にガスが選択的に蓄積することに起因する可能性がある
  • 大質量コアは複数の星を誕生させ、それら星が選択的にガスを取り込むと考えられる
  • 重力より運動エネルギーの大きいコアの大部分が低質量であり、乱流の強さがコア質量や重力的束縛に影響を及ぼしている可能性がある
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