THE STAR FORMATION NEWSLETTER
No.286 - 19 October 20162016/12/02
16-20
16. Spitzer Observation of Long Term Infrared Variability AmongYoung Stellar Objects in Chamaeleon I
17. CO observations and investigation of triggered starformation towards N10 infrared bubble and surroundings
18. Direct detection of scattered light gaps in the transitional
disk around HD 97048 with VLT/SPHERE
19. The Mid-Infrared Evolution of the FU Orionis Disk
20. The Bok Globule BHR 160: structure and star formation
泉奈都子

Spitzer Observation of Long Term Infrared Variability
Among Young Stellar Objects
in Chamaeleon I!
!
Kevin M. Flaherty et al. Accepted by ApJ http://arxiv.org/pdf/1609.09100

Spitzer Observations of the Cha I cluster taken roughly once per day over
200 daysvariability• Infrared- Young stellar objectに共通して見られる- Inner disk ( ≲ 1 au) を調べるのに有用- 変動のtimescale（周期）が長いほど、示している半径は大きくなると考えられている‣ 変動のtimescaleがlocalなKeplerian periodに比例している場合、年単位における変動は、中心から1 auあたりの領域の変異を示している- 先行研究‣ Spitzer time domain studies of YSOs: 1-2ヶ月程度の期間しか観測できなかった‣ Grand-based NIR studies:周期が1年以上にもおよぶ変動を発見したが、サンプリングの間隔が不十分であった
Chameleon I cluster の 30 個のYSOについて、spitzerを用いて1日おきの観測を200日間にわたって行った• Results- 観測したYSOの大半（~80%）で変動を検出 （0.05-0.3 mag）
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- カラーの変動も検出（Δ[4.5]/Δ[3.6] = 0.75-1.61）
暗くなる時、赤くなる
small dust grain によるextinction を示す??

redderredder

bluer

bluer

暗くなる時、青くなる
variable dust
dust emissionを示す??

• Resultsの続き5/30のYSOにおいて30-40日に及ぶ変動の周期を検出-!
!

‣ 典型的なYSOのrotational periodよりも長い!
!
!
!
!
!
!

- Power spectral density: P(f) ∝ f-2 ← 周期が長い程、変動も大きい‣ 例: 200日周期の変動の大きさは、40日周期の変動よりも2倍大きい!!

!!
!!
!!
!!
!!
!!

P(f)

∝f-2

- 先行研究（2004-2005の観測）との比較により、Cha I は1年以上の周期の変動を持つことが示唆された

数日- 週 周期の変動: Interaction between the disk and stellar magnetic field

数ヶ月- 年 周期の変動: Structural or temperature fractions spread throughout
the inner ~ 0.5 au of the disk ?
→ intrinsic dust structure is highly dynamicCO observations and investigation of triggered star formation
towards N10 infrared bubble
and surroundings!
!
D. R. G .Gama et al. Accepted by ApJ http://arxiv.org/pdf/1602.06980

Multi-wavelength study of the dust bubble N10(MWP1G013189+00428)• N10- Expanding HII region- Bubbleの境界における 8 µm のemissionは PAHを含む

PDR (Photon-Dominated Region)によるもの‣ PDR内部のgas densityは周囲に比べて非常に大きい（~ factor 10）- 先行研究（Churchwell+2006）では、N10はN11とつながっており、bipolar bubbleであると考えられていたが、近年（Deharveng+2015）否定された→本研究では基本的にN10のみに注目する- 距離: ~ 4.7 kpc (kinematic distance)- Methanol maserが検出されている‣ methanol maserは大質量星形成の最初の段階に付随していると考えられている- 中心部には4つのpossible ionizing starが検出されている
N10とそれに付随するmolecular clump, YSOについて調べTrigger mechanismを明らかにする

• 観測CO ( CO, CO, and C O) 観測

121318- Telescope: PMO(Purple Mountain Observatory) 13.7 -m radio telescope- HPBW: ~52”

data
• Archive- Spitzer: 4.5, 5.8, and 8.0 µm (IRAC), 24µm (MIPS)!‣ 8.0µm: PAH emission, 24µm: hot grains from ionised region- VLA: 1.4 GHz‣ Free-free emission from hot gas- APEX: 870 µm‣ Dust emission- WISE: 3.4, 4.6, 12µm
‣ YSOの進化段階を見る• Results- CO, CO を検出
1213（C18Oは弱かったため解析していない）- 13CO の2つのclump‣ MLTE ~ 2 × 103 M⦿
‣ Mvirial ~ 8.5 × 103 M⦿‣ Mjeans ~ 6× 103 M⦿
→clumpは重力的に束縛されていない!
- Radio continuum, 24 µm emissionよりbubbleの内側にionizing sourceの存在を示唆‣ Flux of 20 cm (F20cm) = 1.17 Jy‣ Electron density (ne) ~ 130 cm-3
‣ Lyman continuum photon flux(Nuv) = 1.86 × 1049 inonizing photons s-1!
→O7 V star(s)がgasをionizeし続けて!
いるのと同等!
- 870µm dataより、2つのcold dust clumpsを検出‣ Total Mass (Mtot) = 240 M⦿
‣ Mean radius (RD) = 0.36 pc‣ Column density (N(H2))= 6.3 × 1022 cm-2
‣ Average volume density (n(H2)) = 9.4 × 104 cm-3
→protoclusterの良い候補であるclump

• Resultsの続き234個のYSOを同定: 12 Class I, 91 Class II, 131 Transition disk-‣ Stellar ages ~ 103 to 106 yr‣ Estimated dynamical age (tdyn) = 9.17 × 104 yr‣ Fragmentation time scale (tfrag) ~ 1.5 × 106 yr
t!dyn < tfrag! この領域の星形成は"Collect and Collapse"→!
mechanism
では説明できない! "Radiation driven implosion" processによ→!
る可能性高い!

Class IClassIITransition disk

MWP1G013134+000580!
Stellarage ~ tfrag!
!→ 分子雲が重力的に不安定になる前に形成される!
!
“Collectand Collapse” where the radiation of the massive stars of an HII region creates an ionization! at the interface with the molecular cloud, that drives the propagation of a shock front into thefront!
neutralmaterial and which accumulates mass and eventually becomes gravitationally unstable.
!
“Radiation-DrivenImplosion” model, based on the over pressure exerted by the ionized gas.
!While “Collect and Collapse” model takes place in a large spatial size (∼10 pc) with a longer timescale(a few Myr),“Radiation-Driven Implosion” takes place in ∼ 1 pc with a timescale of 0.5 Myr.

!

- Class II 天体はN11の方に向かって存在している! → N11はHII regionの残骸??
!

- MWP1G013134+000580 という小さいshellも興味深い‣ N10と同じ速度のCO emissionあり‣ いくつかのevolved YSOのshelterになっている?

Direct Observation of scattered light gaps in the transitional
disk around HD 97048! with VLT/SPHERE!
C. Ginski et al. Accepted by A&J http://arxiv.org/pdf/1609.04027

Study of well known circumstellar disk around the Herbig Ae/Be star
HD 97048 with high angular resolution• HD97048- よく知られたYoung Herbig Ae/Be star (2-3 Myr)

‣ Distance: 158 pc‣ Mass 2.5 M⦿
‣ Large circumstellar diskを持つ（ 600 au）- Disk内の構造に関してはまだ直接観測されていない‣ SED fittingによりgapの存在、内側の境界が 34±4auのouter diskの存在が推測されていた• Observation- Telescope: ESO-VLT‣ Instrument: SPHERE (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch)→ Polarized differential imaging technique, angular differential imaging techniqueを用いて中心星からのfluxを取り除き、circumstellar diskの構造を詳細に調べるHD 97048のcircumstellar diskの構造を明らかにし、diskの進化過程、惑星形成の理解につなげる• Results

本研究で取得したデータ

以前とられたデータを再解析したもの

• Resultsの続き4つのgapとringを検出-

• Resultsの続きSurface heightのprofileはsingle power law（up to a separation ~ 270 au）で描写-!

できる!→ このprofileを用いて測定したdiskのscattering phase functionはcompact dust
! aggregateによる理論モデルと一致!

- Gap構造の起源‣ VLTで検出したGap: ~ 0.25 arcsec, 0.7 arcsec, ~1.4 arcsec, ~ 2.0 arcsec‣ ALMAで検出したGap (CO(3-2)) : ~0.6 arcsec, ~ 1.2 arcsec （Walsh+2016）→ もし惑星に起因するのであれば、そのFig 8 in the de Juan Ovelar et al. 2013
惑星の質量は非常に小さい（ 1 MJUP）軽い惑星がgapを形成できるか？？
→ Gap内では完全に物質がないというわけではなく、Gap内部の惑星からのthermal radiationは残っているdustによって減衰されている

The Mid-Infrared Evolutionof the FU Orion Disk!
!
Joel D. Green et al. Accepted by ApJ http://arxiv.org/pdf/1609.01765

Mid-IR spectroscopic comparison of an FU ori over a long time period
Orions• FU- 典型的なOutbursting young stellar object!‣ Distance: 450-500 pc•‣ Mass: 0.3 M⦿ with a 0.04 M⦿ circumstellar disk
‣ Binary system (mass of companion: > 0.5 M⦿, separation: 227 AU)- 1936年にΔB = 6 magの光度上昇（outburst）を起こし、その後徐々に減少( ~ 0.013 mag/yr)‣ このような星は FU Orionis objects (FUors) と分類された→ FUorsは星の非常に初期の段階（他の観測されたyoung starは既に終えた段階）の様子を示しているかもしれない
Outburst- Diskからのaccretion rateの急激な増加が原因と考えられている‣ 複数のモデルあり↑ Post-outburst variabilityの波長依存性によってモデルの区別が可能

MIRの進化モデルは既につくられていたのに、MIRのspectroscopic variabilityの研究は殆どされてこなかった→ 今回FUorsに対して初めてこの研究を行う

• Observation
Telescope: SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)-‣ Instrument: FORCAST (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope)- 分光と撮像観測の両方を行う‣ spectral bands: G063 ( ~ 5-8 µm), G111 (~ 9-13 µm), G227 (~ 18-25 µm)‣ imaging fileter: F056 (5.6 µm), F077 (7.7 µm), F111 (11.1 µm), F253 (25.3 µm)
F315 (31.5 µm), F348 (34.8 µm)→ 2004にSpitzerで取得されたデータと比較する• Results• Resultsの続き
FU Orionisの明るさは引き続き減少している（~14%）-‣ 減少は ≲ 20µm で起きている‣ 特に5-14 µm continuumでは 12%の減少‣ 傾きに変化はない (ともにspectraは 7200 Kのblackbodyとconsistent)‣ Water absorption, silicate emission featureもSpitzerによるspectrumとconsistent→"Accretion rateの減少"もしくは、"inner diskのcooling (ただしinnermostregionの外側のaccretion diskはまだ過熱された状態)” が考えられる

Spitzer (2004)
SOFIA (2016)

7%の減
12%の減少SpitzerSOFIA
7200 K modified

water absorption

The Bok Globule BHR 160: structureand star formation!
!
L.K. Haikala and Bo Reopurth Accepted by A&J http://arxiv.org/pdf/1609.04726

Detailed millimetre-wavelength multi-transition observations of the virtually
unstudied globule BHR 160
160
• BHR
- Cometary globule- まだ研究が進められていない天体- 非常に明るいrim 構造を持つ‣ Width: ~ 0.2 pc‣ この領域の他のcometary cloudはこのようなrim構造を持たない!!→ rimから30”ほど離れたところにあるearly B star!!
HD 319648がUV radiation sourceであると思わ!
! れる!
- 過去の観測により、強いHα lineと非常に弱い[SII] λ 6717/6731 lineを検出

HD319648
IRS 1!→ Photoionized gas だと思われる

BHR 160の物理量を導出し、その構造やbright rimの起源などを明らかにする• Observation
Telescope: SEST (Swedish ESO Submillimeter Telescope)12CO(2-1), 13CO(1-0), 13CO(2-1),- line: 12CO(1-0),
18
18
C O(1-0), C O(2-1), CS(2-1), CS(3-2)

data• Archive
AAO/UKST: Hα- ESO VISTA: Y Z, H, J, K
- WISE: 3.4, 4.6, 12, 22 µm- IRAS: 60, 100 µm• Results
BHR160はextinct HII regionのshellの一部-である- Bright rimと IRS 1の間にdense elongatedcoreが存在する
Core

BHR160

BHR159• Resultsの続き
COはglobule全体に分布しているの- 12!

に対し、13CO, C18O, CSはcoreの所に集中して分布している- 12COのline profile (wing?)によりcore付近にoutflowしている天体の存在が示唆される- BHR 160 mass (estimated from C2 18Omapping): 100±50M⦿ (d/1.6 kpc)
‣ d: 距離‣ Total massの70%はdense coremass:- BHR 160 の方向におけるtotal
210±80M⦿ (d/1.6 kpc)2- HD160の周囲に7つのbright WISE
sourceが検出‣ 6/7は星形成初期の異なる進化段階にあるhigh mass object‣ 1/7はlow massだが情報が足りない- HD 319648 はglobular内において最近形成されたもの→ IRS 1 (coreに埋もれている星, Class I )はHD 219648にtriggerされた??