Abstract
We have examined the ratio between the integrated luminosity of massive young stellar objects detected by the Red MSX Source (RMS) survey and the mass of molecular clouds in the Galactic Ring Survey (GRS) region, as a function of Galactocentric radius. The results indicate that 60–80 per cent of the observed increases in the star formation rate density associated with spiral-arm features are due to source crowding within the arms. Of the remainder, most of the increase in the inner Sagittarius arm is due to an enhancement in the simple star formation efficiency, i.e. in the number of RMS sources per unit molecular gas mass. In the inner Perseus arm, the residual increase is due to a higher than average mean source luminosity, which implies a top-heavy initial mass function, and this is entirely due to the presence, in the GRS region, of the W49 star-forming complex, which appears to be exceptional in its nature. The results also suggest that there is little or no increase in the star formation efficiency on kiloparsec scales in the Scutum tangent region which includes W43. We discuss the possible role played by the spiral arms in influencing the star formation efficiency and conclude that the most likely mechanisms are related to orbit crowding within the arms.
Memo
- コロテーション半径は「スパイラルアームのパターン速度と銀河ガスの公転速度が一致する境界半径」で、これより内側でのみ衝撃波による星形成促進が起こる
- 銀河半径に対するガス面密度のプロファイルには4〜5 kpcのScutum腕（バー端）に最大のピークがあり、それより内側は急減、外側にはSagittarius腕・Perseus腕に対応する小ピークが見られる
- MYSO/HII面密度のピーク位置はガス面密度と同じ3箇所に対応するが、Scutum腕の突出度が小さく背景とのコントラストが大きいなど分布の形が異なり、ガス量と星形成活動が単純には比例しないことを示唆している
- MYSO/HII面密度 / ガス面密度（L/M）は銀河半径 < 5.5 kpcでは低くフラットだが、それより外側のSagittarius腕・Perseus腕で劇的に上昇し、特にPerseus腕では周囲の6倍に達し、腕ごとに星形成効率が大きく異なることを示している
- 光度関数が一定と仮定するとL/MはSFEの直接指標となり、Sgr・Per腕でSFEがinter-arm雲より高く、さらに両腕間でもSFEに差があることを示し、腕ごとに星形成条件が異なることが示唆される
- 銀河半径 = 4〜5 kpcで各面密度が最大なのにSFEは低いことから、W43などの見かけ上の激しい星形成は高効率ではなく視線方向への大量ガスの集積によるものだと示されている
- L/M = SFE（YSO数）×光度関数に分解して検証すると、Sgr腕のピークはSFE上昇で説明できるが、Per腕のピークはYSO数が増えていないにもかかわらず光度が跳ね上がっており、光度関数の変化が必要であることを示している
- Per腕で〈L〉が約7倍に有意に上昇しており、Per腕ではMYSOの割合が実際に増加していることが示された
- L/MとYSO数/Mのベースラインの外側への緩やかな上昇は主に分子雲の平均質量〈M〉が外側ほど小さいことで説明でき、さらに〈M〉はPer腕でのみ離散的なピークを示すという腕ごとの違いも見られる
- Sgr腕・Per腕のピークはそれぞれW51・W49Aという個別の巨大星形成複合体に強く依存しているが、W51を除いてもSgr腕のSFE上昇は残る一方、W49Aを除くとPer腕のLFフラット化は消えることから、両腕のピークの物理的起源は異なる
- 螺旋腕での光度増加の大部分（60〜80%）は単なるガスの混雑で説明でき、残りの物理的効果はSgr腕では軽いSFE上昇、Per腕ではW49Aを通じた雲質量増大によるIMFの変化として現れており、腕が星形成の大規模トリガーとして劇的に機能しているという証拠は限定的である