Abstract

Massive clumps within the swept-up shells of bubbles, like that surrounding the galactic H ii region RCW 120, have been interpreted in terms of the collect and collapse (C&C) mechanism for triggered star formation. The cold, dusty clumps surrounding RCW 120 are arranged in an almost spherical shell and harbour many young stellar objects. By performing high-resolution, three-dimensional smoothed particle hydrodynamics simulations of H ii regions expanding into fractal molecular clouds, we investigate whether the formation of massive clumps in dense, swept-up shells necessarily requires the C&C mechanism. In a second step, we use radmc-3d to compute the synthetic dust continuum emission from our simulations, in order to compare them with observations of RCW 120 made with APEX-LABOCA (The Large APEX BOlometer CAmera) at 870 μm. We show that a distribution of clumps similar to the one seen in RCW 120 can readily be explained by a non-uniform initial molecular cloud structure. Hence, a shell-like configuration of massive clumps does not imply that the C&C mechanism is at work. Rather, we find a hybrid form of triggering, which combines elements of C&C and radiation driven implosion (RDI). In addition, we investigate the reliability of deriving clump masses from their 870 μm emission. We find that for clumps with more than 100 M⊙ the observational estimates are accurate to within a factor of 2, while the agreement between simulated and observed masses is much worse for smaller clumps. We also find that even at 870 μm it is important to account for the radiative heating from triggered, embedded protostars.

Memo

  • 電離フィードバックによる星形成の詳細なメカニズムには、拡大するHII領域がガスとダストの層を掃きその表面に沿った摂動の成長が重力不安定を引き起こすC&Cメカニズムと、既存の低温安定コアが圧縮されることで星形成が引き起こされるRDIメカニズムの二つがある
  • 対数密度の標準偏差σの値と、乱流マッハ数Mには以下のスケーリング関係がある
σ2=ln(1+b2M2), b0.5\sigma^2 = \ln(1 + b^2M^2), ~ b \sim 0.5
  • シミュレーションにて生成されたシンク粒子について、質量と質量降着率の間に相関はなかった
  • シミュレーションで生成されたHIIシェルは観測と同様完全に球形ではなく、細長い形状をしている
  • シェル前線内部のクランプは初期の流体球のフラクタル密度構造にすでに存在し、HII領域が拡大するにつれてクランプ自体が外に押し出され、低密度物質を取り込むことで成長・重力不安定になる
  • 初期の流体球におけるフラクタル次元が低いほど、クランプの質量は平均して大きくなる
  • RADMC-3Dによってシミュレーションから作成された870 μmマップは、定性的には元のシミュレーション密度マップと似ているが、870 μmマップから計算されたシェル質量は真の値よりも常に低く、またクランプ質量は高い場合も低い場合もあり、特に低質量クランプの場合は誤差が大きくなる
  • HII領域のダストは星や原始星などの電離源から発された短波長放射の多くを吸収しそれらを長波長で放射する
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