VISION - Vienna survey in Orion. III. Young stellar objects in Orion A

38 pages, 25 figures, Accepted for publication by A&A. Reproduced with permission from Astronomy & Astrophysics. © 2018 ESOWe extend and refine the existing young stellar object (YSO) catalogs for the Orion A molecular cloud, the closest massive star-forming region to Earth. This updated catalog is driven by the large spatial coverage (18.3 deg^2, ~950 pc^2), seeing limited resolution (~0.7''), and sensitivity (Ks<19 mag) of the ESO-VISTA near-infrared survey of the Orion A cloud (VISION). Combined with archival mid- to far-infrared data, the VISTA data allow for a refined and more robust source selection. We estimate that among previously known protostars and pre-main-sequence stars with disks, source contamination levels (false positives) are at least ∼7% and ∼2.5%, respectively, mostly due to background galaxies and nebulosities. We identify 274 new YSO candidates using VISTA/Spitzer based selections within previously analyzed regions, and VISTA/WISE based selections to add sources in the surroundings, beyond previously analyzed regions. The WISE selection method recovers about 59% of the known YSOs in Orion A's low-mass star-forming part L1641, which shows what can be achieved by the all-sky WISE survey in combination with deep near-infrared data in regions without the influence of massive stars. The new catalog contains 2978 YSOs, which were classified based on the de-reddened mid-infrared spectral index into 188 protostars, 184 flat-spectrum sources, and 2606 pre-main-sequence stars with circumstellar disks. We find a statistically significant difference in the spatial distribution of the three evolutionary classes with respect to regions of high dust column-density, confirming that flat-spectrum sources are at a younger evolutionary phase compared to Class IIs, and are not a sub-sample seen at particular viewing angles.Peer reviewedFinal Accepted Versio

3D shape of Orion A from Gaia DR2

Reproduced with permission from Astronomy & Astrophysics. © 2018 ESO.We use the Gaia DR2 distances of about 700 mid-infrared selected young stellar objects in the benchmark giant molecular cloud Orion A to infer its 3D shape and orientation. We find that Orion A is not the fairly straight filamentary cloud that we see in (2D) projection, but instead a cometary-like cloud oriented toward the Galactic plane, with two distinct components: a denser and enhanced star-forming (bent) Head, and a lower density and star-formation quieter ~75 pc long Tail. The true extent of Orion A is not the projected ~40 pc but ~90 pc, making it by far the largest molecular cloud in the local neighborhood. Its aspect ratio (~30:1) and high column-density fraction (~45%) make it similar to large-scale Milky Way filaments ("bones"), despite its distance to the galactic mid-plane being an order of magnitude larger than typically found for these structures.Peer reviewedFinal Accepted Versio

Multiplicity among young stellar objects in Orion A

Um die Abh¨angigkeit von stellarer Multiplizit¨at von der Entwicklungsstufe der Sterne und den Eigenschaften ihrer Umgebung zu beleuchten, wird in dieser Arbeit die Multiplizit¨at der gr¨oßten Stichprobe von jungen, optischen Doppelsternen, in einer einzigen sternerzeugenden Wolke, Orion A analysiert. Aufgrund des großen Datensatzes von 3386 jungen stellaren Objekten (YSOs) war fu¨r das Auffinden von Begleitsternen die Entwicklung einer automatisierten Routine (ACODER) notwendig. Der Katalog von Zielobjekten setzt sich aus den Katalogen von Großschedl et al. (2018b) und Pillitteri et al. (2013) zusammen und beinhaltet junge stellare Objekte (YSOs) in allen Entwicklungsstufen, von Class 0 bis Class III Objekten. Das Bildmaterial fu¨r diese Arbeit stammt vom Vienna Survey in Orion (VISION, Meingast et al., 2016), welcher die gesamte Sternentstehungsregion Orion A abbildet. Die seeing-begrenzten Beobachtungen wurden mit dem ESO-VISTA Teleskop durchgefu¨hrt und beinhalten J, H und Ks Photometrie fu¨r 800.000 Quellen. Die Beobachtung deckt eine Vielzahl von verschiedenen Sternenstehungsumgebungen ab, von bekannten dichten Sternhaufen, bis hin zu ruhigen, isolierten (Taurus-artigen) Regionen. Diese Studie ist in der Lage, Doppensterne mit Abst¨anden von 0.8 Bogensekunden (das entspricht ∼ 330 Astronomischen Einheiten (AU) bei einer Entfernung von 414 pc) zu detektieren. Von den 3386 anf¨anglichen YSOs erfu¨llen 1835 die Auswahlkriterien und konnten erfolgreich mit ACODER analysiert werden. Diese 1835 Prim¨arquellen haben insgesamt 318 potenzielle Begleitsterne (companion candidates,CCs), innerhalb eines Abstandes von 5 Bogensekunden. Die Berechnung der durchschnittlichen Anzahl von Hintergrundquellen pro projizierter Fl¨ache ergibt, dass 242 von diesen CC Detektionen der Verunreinigungen durch Hintergrundquellen zuzuschreiben sind. Folglich sind 76 der CCs tats¨achliche Begleitsterne. Die errechnete Begleitsternh¨aufigkeit (companion fraction, CF) fu¨r das gesamte Sample ist 4.16 ± 0.10 %. Das Sample wurde weiter aufgeteilt, in Gruppen von unterschiedliche YSO Klassen, verschiedenen Regionen von Orion A und verschiedenen YSO-Oberfl¨achendichten. Die Resultate zeigen, dass die CF mit zunehmendem Entwicklungsgrad der YSOs in allen Samples abnehmen. Am st¨arksten ausgepr¨agt ist dieser Trend im o¨stlichen Sample und in jenem mit geringer v Sterndichte. Fu¨r das westliche Sample wird eine CF von 2.03±0.7 % berechnet, welche mehr als drei mal geringer ist als die von 7.25 ± 0.28 % fu¨r das ¨ostliche Sample. Diese Resultate scheinen darauf hinzudeuten, dass Mehrfachsternsysteme mit zunehmendem Alter zerfallen, auch dann, wenn sie sich in einer relativ ruhigen Umgebung befinden. Dieser Zerfall wird in Regionen mit ho¨herer Dichte scheinbar beschleunigt. Dem steht entgegen, dass fu¨r das Sample die CF von 6.38 ± 0.23 %, die fu¨r das Sample mit ho¨herer Oberfl¨achendichte, wesentlich ho¨her ist als die CF von 2.58 ± 0.09 %, die fu¨r das Sample mit geringerer Oberfl¨achendichte. Dieser Anstieg der CF mit der Dichte der Umgebung, scheint den vorherig erw¨ahnten Ergebnissen zu widersprechen und gibt Anlass zur Diskussion.In order to shed light on the dependencies of stellar multiplicity on evolutionary state and environmental properties, I analyzed the multiplicity properties of the largest sample of young visual binaries in one single star-forming cloud, the rich and nearby Orion A. Due to the large input dataset of 3386 YSOs, the analysis required the development of an Automated COmpanion DEtection routine (ACODER). The YSO catalog was assembled from the catalogs from Großschedl et al. (2018b) and Pillitteri et al. (2013), who analyze YSOs from all evolutionary states, from Class 0 to Class III. The image data was taken from the Vienna Survey in Orion (VISION, Meingast et al., 2016), and maps the entire Orion A cloud. The survey provides seeing limited ESO-VISTA images and JHKs-photometry for 800,000 sources. It covers a vast range of different starforming environments, from well known dense clusters to isolated and quiescent (Tauruslike) environments. The binary sample is sensitive to separations > 0.8 arcsec, which corresponds to 330 AU at a distance of 414 pc. Out of the 3386 initial target YSOs, 1835 passed the selection criteria and were successfully processed with ACODER. These 1835 primary YSOs in total, have 318 companion candidates CCs, within a separation range of 5 arcsec. 242 of these CCs are estimated to be line of sight contaminants, leaving 76 bona fide companions. The estimated companion fraction for the total sample is 4.16± 0.10 %. The sample of YSOs is further divided into different classes of YSOs, different regions of Orion A, as well as different YSO surface densities. I find strong evidence for a decrease of companion fractions towards more evolved YSOs in all samples. The decrease is most prominent in the eastern and the low-density sample. The total CF of the western sample (2.03 ± 0.7 %) is found to be lower than the CF of the eastern sample (7.25 ± 0.28 %) These findings seem to suggest that multiple systems decay with age, even in quiescent environments and that this decay is accelerated in higher density environments. However, I find evidence for a higher total CF of 6.38 ± 0.23 % in the high-density sample, when compared to the CF of the low-density sample of 2.58 ± 0.09 %. This increase of the CF towards higher densities is in tension with the conclusion above and gives reason for discussion