The Star Formation Newsletter #359 19-36

東大D１森井嘉穂

19 Spatial and dynamical structure of the NGC 2264 star-forming region

E. Flaccomio, G. Micela, G. Peres, S. Sciortino, E. Salvaggio, L. Prisinzano, M. G. Guarcello, L. Venuti, R. Bonito, I. Pillitteri

20 The SPHERE view of multiple star formation R. Gratton, S. Desidera, F. Marzari, M. Bonavita
21 Salt-bearing disk candidates around high-mass young stellar objects

Adam Ginsburg, Brett A. McGuire, Patricio Sanhueza, Fernando Olguin, Luke T Maud, Kei E. I. Tanaka, Yichen Zhang, Henrik Beuther, Nick Indriolo

22 Ammonia, carbon dioxide and the non-detection of the 2152 cm−1 CO band

Jiao He, Giulia Perotti, Shahnewaz M. Emtiaz, Francis E. Toriello, Adwin Boogert, Thomas Henning, Gian- franco Vidali

23 Grain Growth in the Dust Ring with Crescent around Very Low Mass Star ZZ Tau IRS with JVLA
Jun Hashimoto, Hauyu Baobab Liu, Ruobing Dong, Beibei Liu, Takayuki Muto

24 PRODIGE – Envelope to Disk with NOEMA II. Small-scale temperature structure and a streamer feeding
the SVS13A protobinary using CH3CN and DCN
T. -H. Hsieh, D. M. Segura-Cox, J. E. Pineda, P. Caselli, L. Bouscasse, R. Neri, A. Lopez-Sepulcre, M. T. Valdivia-Mena, M. J. Maureira, Th. Henning, G. V.
Smirnov-Pinchukov, D. Semenov, Th. Möller, N. Cunningham, A. Fuente, S. Marino, A. Dutrey, M. Tafalla, E. Chapillon, C. Ceccarelli, B. Zhao

25 Searching for converging flows of atomic gas onto a molecular cloudMark Heyer, Paul F. Goldsmith, Robert Simon, Rebeca Aladro, Oliver Ricken

26 The Dissipation of the Solar Nebula Constrained by Impacts and Core Cooling in Planetesimals
Alison C. Hunt, Karen J. Theis, Mark Rehkämper, Gretchen K. Benedix, Rasmus Andreasen, Maria Schön- bächler

27 SPYGLASS III: The Fornax-Horologium Association and its Traceback History within the Austral Complex
Ronan Kerr, Adam L. Kraus, Simon J. Murphy, Daniel M. Krolikowski, Timothy R. Bedding, Aaron C. Rizzuto

The Star Formation Newsletter #359 19-36

東大D１森井嘉穂

28 Characterising the high-mass star forming region IRAS 18144-1723 through methanol maser observations
Esraa Khafagy, khaled A. Edris, Osama M. Shalabiea, Anna Bartkiewicz, Anita M. S. Richards, Zainab Awad

29 First spatially resolved Na I and He I transitions towards an MYSO. Finding new tracers for the gaseousstar/disc interface Evgenia Koumpia, M. Koutoulaki, W. -J. de Wit, R. D. Oudmaijer, A. J. Frost, S. L. Lumsden, J. M. Pittard
30 Protostellar collapse simulations in spherical geometry with dust coagulation and frag- mentation
Ugo Lebreuilly, Valentin Vallucci-Goy, Vincent Guillet, Maxime Lombart, Pierre Marchand

31 Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs

G. Lodato, L. Rampinelli, E. Viscardi, C. Longarini, A. Inzquierdo, T. Paneque-Carreno, L. Testi, S. Facchini, A. Miotello, B. Veronesi, C. Hall

32 Rapid Formation of Massive Planetary Cores in a Pressure Bump
Tommy Chi Ho Lau, Joanna Dr

kowska, Sebastian M. Stammler, Tilman Birnstiel, Cornelis P. Dullemond

33 A Census of the Taurus Star-forming Region and Neighboring Associations with Gaia K. L. Luhman
34 Dependence of Chemical Abundance on the Cosmic Ray Ionization Rate in IC 348

Gan Luo, Zhi-Yu Zhang, Thomas G. Bisbas, Di Li, Ningyu Tang, Junzhi Wang, Ping Zhou, Pei Zuo, Nannan Yue, Jing Zhou, Lingrui Lin

35 Mid-infrared time-domain study of recent dust production events in the extreme debris disc of TYC
4209-1322-1 A. Moór, P. Ábrahám, Á. Kóspál, K. Y. L. Su, G. H. Rieke, G. Cataldi, A. Bódi, Zs. Bognár, B. Cseh, G. Csörnyei, N. Egei, A. Farkas, O.
Hanyecz, B. Ignácz, Cs. Kalup, R. Könyves-Tóth, L. Kriskovics, L. Mészáros, A. Pál, A. Ordasi, K. Sárneczky, B. Seli, Á. Sódor, R. Szakáts, J. Vinkó, G. Zsidi

36 Investigating the hot molecular core, G10.47+0.03: A pit of nitrogen-bearing complex organic moleculesżą

Suman Kumar Mondal, Wasim Iqbal, Prasanta Gorai, Bratati Bhat, Valentine Wakelam, Ankan Das

21 Salt-bearing disk candidates around high-mass young stellar objects

Adam Ginsburg, Brett A. McGuire, Patricio Sanhueza, Fernando Olguin, Luke T Maud, Kei E. I. Tanaka, Yichen Zhang, Henrik Beuther, Nick Indriolo• 大質量(原始)星まわりの円盤をトレースする輝線とは？
→ HMYSO 24天体で探査• 塩(KCl, NaCl), H2O, SiS (+ PN?)
• Clを含む輝線の検出はレアではない、が、普遍的でもない

21 Salt-bearing disk candidates around high-mass young stellar objects

Adam Ginsburg, Brett A. McGuire, Patricio Sanhueza, Fernando Olguin, Luke T Maud, Kei E. I. Tanaka, Yichen Zhang, Henrik Beuther, Nick Indriolo• NaCl, H2O, SiSどれかが検出されていれば(ほぼ)全部検出されている• Clを含む輝線が受かる円盤ではホットコアに比べてCOMsが少ない→異なる化学反応？consusion?
• 再結合線が検出されるかどうかはNaClやH2Oの検出と強い相関はない

21 Salt-bearing disk candidates around high-mass young stellar objects

Adam Ginsburg, Brett A. McGuire, Patricio Sanhueza, Fernando Olguin, Luke T Maud, Kei E. I. Tanaka, Yichen Zhang, Henrik Beuther, Nick IndrioloflDisk rotation→

tracing out ow
rather than disk

24 PRODIGE – Envelope to Disk with NOEMA II. Small-scale temperature structure and a streamer
feeding the SVS13A protobinary using CH3CN and DCN

T. -H. Hsieh, D. M. Segura-Cox, J. E. Pineda, P. Caselli, L. Bouscasse, R. Neri, A. Lopez-Sepulcre, M. T. Valdivia-Mena, M. J. Maureira, Th. Henning, G.
V. Smirnov-Pinchukov, D. Semenov, Th. Möller, N. Cunningham, A. Fuente, S. Marino, A. Dutrey, M. Tafalla, E. Chapillon, C. Ceccarelli, B. Zhao

SVS13A 小質量原始星VLA4A, VLA4Bからなる連星系 in NGC1333 within Perseus (d=293 pc)
Accretion burst, infalling streamerの存在が示唆されておりCOMs, HDO, aGgʼ-(CH2OH)2)なども検出されている
円盤スケールで複雑な輝線プロファイルを検出。温度・密度の異なる２コンポーネントからなる→円盤内でガスの振る舞いが急激に変わっている？
ALMAで観測したDCNから、連星系に落ち込むストリーマーの可能性が示唆された(質量降着率1.4 10-6 Msun yr-1)

24 PRODIGE – Envelope to Disk with NOEMA II. Small-scale temperature structure and a streamer
feeding the SVS13A protobinary using CH3CN and DCN

1. One component LTE モデルでのフィッティング
光学的に厚い輝線のピークがあまり合っていない→freeparameterでふっていたoptical depthがうまく見積もれていない

2. CH3CNとCH313CNそれぞれフィティング
観測されたプロファイルの非対称性は再現できていない

3. 空間的に２成分からなるtwo-componentフィッティング
K=0, 1のピークもK=3の幅も再現できた⇨コンパクトな光学的に厚いred-shiftした成分(τ=0.28-3.2)＋光学的に薄いblue-shiftした成分(τ=0.8-6.4)

24 PRODIGE – Envelope to Disk with NOEMA II. Small-scale temperature structure and a streamer
feeding the SVS13A protobinary using CH3CN and DCN

Dust continuum

C18O

速度勾配~0.2 km/s 線幅~0.7 km/sのストリーマーをDCN (+C18O?)で検出。ストリーマー質量は約>0.0042 Msun
VLA4A/4B系の質量(1Msun)とストリーマーサイズから見積もった自由落下時間程度は~3000 yr→質量降着 >1.4 10-6 Msunyr-1 Class I天体で見つかっているストリーマーと同程度
他領域で報告されているストリーマー(e.g., Per-emb-2, IRAS16293-2422)は化学的に進化のあまり進んでいないガス(e.g., HC3N, HC5N)で検出されており、広がっているが、SVS13AはDCNで検出されてコンパクト(~700 au)→天体による違い？観測精度(e.g., 感度や輝線の種類)？
円盤質量(0.052 Msun)がストリーマーで補われたと仮定してみつもられるtimescaleはaccretion burstのrecurrence timescaleと同程度。
SVS13Aの光度から予想される質量降着率と比較するとストリーマーの寄与は>5%

24 PRODIGE – Envelope to Disk with NOEMA II. Small-scale temperature structure and a streamer
feeding the SVS13A protobinary using CH3CN and DCN

Dust continuum

エンベロープからVLA4A周りの円盤に落ち込むストリーマー？
- ダスト連続波からはストリーマーがVLA4Aにつながっているように見える- VLA4A周辺の速度分散が大きい- CH3CNで見られた2成分のうち広がった光学的に薄い成分はVLA4A円盤に似たVlsrをもつ- VLA4Aのaccretion burstにも関係しているのでは
CH3CNが円盤だけでなくストリーマーで運ばれた成分もトレースしているのでは(e.g., IRAS 16293-2422A)⇨Circumbinary diskかVLA4A周りの円盤どちらにつながっているかは現在の観測では切り分けが難しい

31 Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs

G. Lodato, L. Rampinelli, E. Viscardi, C. Longarini, A. Inzquierdo, T. Paneque-Carreno, L. Testi, S. Facchini, A. Miotello, B. Veronesi, C. HallIM Lupd=158 pc, stellar mass ~1 Msun
円盤サイズ~300 au (dust) ~1000 au (gas)
円盤ダスト質量1.7e-3 Msun(SEDとvisibilityから Cleeves+16)
gas/dust比347→ガス質量0.6 Msun? (Pinte+18)
円盤内側ではCOのrotation curveが星質量1 Msun のケプラー回転でフィットできたが、300 auより外側ではsub-Keplerianに(Pinte+18)
GM Aurd=159 pc, stellar mass ~1.1 Msun(Dutrey+08)Öberg et al. 2021

円盤サイズ~300 au (dust)
円盤ダスト質量 0.002 Msun(Macias+ 18)

MAPSデータ(12CO, 13CO)からrotation curveを作成し、円盤の自己重力の効果から円盤質量を見積もった。
IM Lup 円盤質量0.1 Msun, disc-star mass ratio 0.1, gas/dust~65
GM Aur 円盤質量0.26 Msun, disc-star mass ratio 0.35, gas/dust ~130
GM Aurの方は12COと13COでフィッティング結果が異なり、外側で複雑な構造をしていることからCOでrotation curveを作成するのは困難

31 Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs

G. Lodato, L. Rampinelli, E. Viscardi, C. Longarini, A. Inzquierdo, T. Paneque-Carreno, L. Testi, S. Facchini, A. Miotello, B. Veronesi, C. Hall

円盤の物理量Rotation curveの作成
T(R) = T0(R/R0)−q

中心面温度分布EDDY - Simple Harmonic Oscillator (Teague 2019)

Pressure scale height in hydrostatic balance H(R) = cs /ΩK = H0(R/R0)n vlos(R, ϕ) = vϕ(R)sinicosΦ + vsys
速度中心をフィットする方法として２つの方法を用いる
Line emission scale height zi(R) = z0,i(R/R0) pi exp[ − (R/Rt,i)qi]
Quadratic method 速度情報のサンプリングやチャネル相関に依存
動径・垂直方向
Gaussian method 選択する速度レンジが影響するかもしれない−γ2−γ(2 − γ)Md R
R
面密度 Σ(R) =exp −2
2πRc ( Rc )( Rc )DISCMINER (Izquierdo+21)
Lower emitting surfaceも同時にモデルできる

垂直方向には等温
密度プロファイル

R2
ρ(R, z) = ρ0(R)exp − 2 1 −H (1 + z 2 /R 2 )圧力プロファイル

R2
P(R, z) = P0(R)exp − 2 1 −H (1 + z 2 /R 2 )11

31 Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs

G. Lodato, L. Rampinelli, E. Viscardi, C. Longarini, A. Inzquierdo, T. Paneque-Carreno, L. Testi, S. Facchini, A. Miotello, B. Veronesi, C. Hall

Rotation curveのモデリング
pure Keplerianではなくなる要素1. 動径方向の圧力勾配

Φ* = GM* /r stellar potential

Φd potential generated by disk

pure Keplerianではなくなる要素2. 高さzの効果＋星の重力場と圧力勾配円盤による項を無視すると円盤の寄与は
∞

∂Φd
1
k
r R z
R
(R, z) = G
K(k) −
− +
E(k)
2
∫0 [
∂R
4 ( 1 − k ) ( R r Rr )
]
2

2

r
kΣ(r)drR

ただしK(k)とE(k)は完全楕円積分でk 2 = 4Rr/[(R + r)2 + z 2]
(Bertin & Lodato 1999)

pure Keplerianではなくなる要素3. 円盤の自己重力O(Md /M*) のオーダー→ もしMd /M* < < (H/R)2 ≈ 0.01であれば自己重力の効果は無視できる
フリーパラメーターは星質量 M* 円盤質量Md

スケール半径Rc

31 Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs

G. Lodato, L. Rampinelli, E. Viscardi, C. Longarini, A. Inzquierdo, T. Paneque-Carreno, L. Testi, S. Facchini, A. Miotello, B. Veronesi, C. Hall
12CO

13CO

自己重力
垂直方向の高さ

EDDY

動径方向の圧力勾配
12CO

13CO

星質量 M* ∼ 1 M⊙
円盤質量

Md ∼ 0.1 M⊙

スケール半径DISCMINER

Rc ≈ 70 − 90 au

31 Dynamical mass measurements of two protoplanetary discs

G. Lodato, L. Rampinelli, E. Viscardi, C. Longarini, A. Inzquierdo, T. Paneque-Carreno, L. Testi, S. Facchini, A. Miotello, B. Veronesi, C. Hall
12CO

M* ∼ 0.79 M⊙星質量

Md ∼ 0.11 M⊙

円盤質量
12CO

13CO

スケール半径13CO

M* ∼ 0.6 M⊙星質量２輝線同時フィット星質量M* ∼ 0.7 M⊙ 円盤質量 Md ∼ 0.26 M⊙ スケール半径 Rc ≈ 60 au

分子ごとにフィッティング結果が異なる理由(候補)
輝線のemitting layerが正確ではない？
円盤外側は単純な回転だけでは表せない？

Rc ≈ 65 au

円盤質量

Md ∼ 0.44 M⊙

スケール半径Rc ≈ 59 au

19 Spatial and dynamical structure of the NGC 2264 star-forming region

E. Flaccomio, G. Micela, G. Peres, S. Sciortino, E. Salvaggio, L. Prisinzano, M. G. Guarcello, L. Venuti, R. Bonito, I. Pillitteri

XMM-Newton observations

ChandraBoundary of the cluster‘Halo’ (Sung+09)

CoRoT observations

NGC2264 若い星団 (d=760 pc)
X線データ(XMM-Newton), GAIA eDR3 + public or published catalogから2200個以上の天体を含むカタログを作成し、NGC2246の構造、運動、星形成史を調べた
グローバルな膨張や回転の兆候、二つのサブ領域の収縮を検出。
円盤をもつ星の割合や降着を続けている割合は領域によって大きく異なり星形成が数Myrにもわたって続いていることを示唆
特にO型星周辺では円盤をもつ星の割合が低かった

ESO Very Large TelescopeのSPHEREが連星系の理解にどのように貢献しているかをまとめたもの

実験室では非晶質氷(ASW)とまざったCOや氷表面にあるCOは2152 cm-1帯で吸収線としてみえる(COがASW内のdOHと相互作用するため)、が、星間氷の観測スペクトルではこのバンドはみられない→COはASWの上に層を形成しているのかASWと密接に接触しているのか？
ASWにNH3やCOが取り込まれることでdOHがブロックされ2152 cm-1帯がみえにくくなるのかを検証した
氷をアニーリングしたり、NH3がASW表面のdOHをブロックすることでこのバンドが弱くなることを発見
このバンドが見えないからと言って必ずしも多孔質氷マントルの可能性を否定するわけではないことがわかった

ダストリングの非対称性、特に三日月状の構造はダストトラップを示唆し、微惑星形成を促進させると解釈されることがあるが、非常に低質量な星回りの円盤でも、効率よく微惑星が形成されるのかよくわかっていない。
JVLAを用いて、ZZ Tau IRS回りの円盤のセンチ波観測を行い、SEDから三日月状構造内の最大ダストサイズを見積もった。ダストの性質に依存するモデルではあるが、三日月とリングそれぞれで見積もった最大サイズは>1 mmと< 60µmであり、ZZ Tau IRS円盤でも出すと成長が起こっていることを示唆する。

SOFIAにのせたupGREATを使って孤立した分子雲から[CII]を観測した
UV放射に励起されたPDR領域で明るく検出されたが、空間的に平均したスペクトルから、HI 21 cm線が明るい速度レンジで弱い[CII]が検出され、これらはCOよりもblue-shiftedしていた。
輝度温度や速度分散、HI21cm線との関係からこの[CII]成分が低温中性原子ガスに関係あると考えられる。
これが分子雲に流れる降着流であると提案する。予想される質量降着率は3.2 10-4 Msunyr-1程度。

鉄隕石の母天体では、金属組織学的な冷却速度から惑星のコアの急速な冷却が推測されており、衝突時に断熱材を失うことが関連しているのではと指摘されている。しかしいつ急激な冷却が起こるのかわかっていない。
単寿命107Pd/108Agを用いて鉄隕石のPd-Ag年代を決定することで急速な冷却年代を求めた。
CAIから7.8-11.7 Mye後の冷却に対応していた。原子惑星系円盤内のガスが散逸し、ガス抵抗による効果がなくなったため生じたと考えられる。CAI後、5-14 Myrの間に巨大惑星が不安定になることでこの効果が強化された可能性がある。この年代は、Pd Agに記録された衝突のタイミングとよく相関しているFornax-Horologium associationは若い星団の一つでありTuc-Hor, Carina, Columba associationと”AustralComplex”を構成している。Gaiaによって300以上のメンバーを同定し、既存のカタログと合わせることでAustralComplex全体にわたる星のpopulationを作成した。外にあるクラスターとの関係も明らかになり、Australcomplexはより大きな星形成イベントの一部に過ぎない可能性が示唆された。
年齢やstellar populationを見積もってみることで２つの異なる連続的な星形成のノードがあることが明らかにメタノールメーザーを用いることで、ミリ秒角スケールで大質量星形成領域のkinematicsを調べた
メーザーの分布は楕円形で、円盤とアウトフローが相互作用している領域で検出されているようにみえた
ケプラー円盤と双極性アウトフローの簡単なモデルと比較したが、いずれもメーザーのkinematicsとは一致しなかった

大質量原始星周りの円盤を探すため、近赤外 K-bandのspectro-interferometric observationを行なった
GRAVITYとVLTIを用いて、au-scaleの星と円盤の間のwarm inner interfaceをねらい、Na IとHe Iを検出した
このようなクラスの天体では初検出。Na Iはダスト円盤よりも内側起源であり、空間的に分解されている他のもの(Brγ, He I, CO)よりも最もコンパクトであると考えられる。
今回の発見は、Na Iが暖かい星ー円盤 interfaceをトレースするのに強力なツールであることを示唆する

重力収縮時にダストサイズ分布が大きく変化し、大きな粒子の形成はturbulent di erential velocityで制御されることを明らかにした。乱流を入れた場合、ambipolar di usionだけが小さな粒子を取り除くのに有効。

ff

ff

ff

強い磁場は小さな粒子の枯渇を促進し、ambipolar di usionの重要性を増加させる。すなわちprotostellar collapseの間は、磁場の強さが小さな粒子のpopulationで制御されるという可能性を示唆している。

圧力バンプでのplanetary coreの形成と成長をsub-micronサイズのダスト粒子から調べた。
ダストのcoagulationとドリフト、ストリーミング不安定性での微惑星形成、微惑星間の重力相互作用、pebble
accretion、planet migrationを統一的に理解することを目指す。
微惑星がpebble accretionによって急速に(105 yrのタイムスケール)成長し、後に形成される微惑星をかき乱し、さらなるコアの形成を防ぐ。圧力バンプは、平滑円盤モデルに比べて、ダストの密度が高く、粒子サイズも大きく、planetary
coreの形成と急速な成長に好ましい。

Gaiaを用いてTaurusのカタログを作成しkinematicsの観点から13のグループに分けた。HR図から年齢を見積り、中間赤外線観測から円盤をもつものを同定した。全部で51天体から円盤を検出し、そのうち20天体の円盤は初検出である。

低密度環境においてイオン(e.g., H3+, H2O+)を用いて宇宙線電離率を測定することは難しい。
CO, OH, CH, HCO+といった分子輝線と化学モデルを組み合わせ、宇宙線電離率に制限を与え、化学組成分布の反応を調べた。Avが増加するほど電離率は減少し、低Avでは~5 10-16 s-1と見積もられた。
これは近傍大質量星でH3+から測定したものと同程度である

TYC 4209-1322-1周りのデブリ円盤に対してSpitzerを用いた877日間にわたるgap-free photometricモニタリング観測の結果。過去の観測と組み合わせることで、過去40年の円盤の変動を調べた。
何度か増光・減光がみられたが、これらはいずれも軌道半径0.3 auで起きた巨大衝突の結果だと考えられる。

ALMAのアーカイブデータを用いて、ホットコアG10.47+0.03でのN-bearing COMsの空間分布と化学進化を調べた。
あるN-bearing moleculeは初期の局所的な状態に非常に敏感であることを示唆
モデルからHCN, HC3N, HC5Nといった分子はシェル内側で高い存在比になることが示唆され、観測結果を裏付ける