[論文レビュー] A survey of the HCN J=1-0 hyperfine lines towards class 0 and I sources

Y. S. Park, J. Kim+1 more|ArXiv.org|Feb 25, 1999

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、24個のクラス0およびクラスIのプロト星に対するHCN J=1-0ハイパーファイン遷移の調査を、放射線輸送モデルを用いて線の非対称性およびドップラー速度シフトを分析することで実施した。HCN F=2-1線はCSよりもH2COよりも強い相関を示し、最も透過率の低いHCN線は内部運動と整合する速度シフトを示しており、HCNはCSよりもプロト星の力学的状態に敏感であることが示唆された。また、密度と降下速度を増加させた修正されたShuモデルは、標準モデルよりもL483源の観測データをよりよく再現した。

ABSTRACT

The HCN 1-0 hyperfine lines have been observed toward 24 young stellar objects (YSOs) of class 0 and I. We examined how their line shapes and velocity shifts vary along with their relative optical depths and compared them with those of CS 2-1, H2CO 2(12)-1(11), and HCO+ 4-3 & 3-2 transitions previously observed by Mardones et al. (1997) and Gregersen et al. (1997). It is found that all these molecular species do not always exhibit the same sense of line asymmetry and the correlation of velocity shift is better between HCN and CS than between HCN and H2CO. The most opaque transition of HCN F=2-1 has about the same velocity shift as that of CS despite of the larger beam size of this study, which suggests that HCN F=2-1 line may be more sensitive to the internal motion of YSOs than CS line. Systematic changes of the velocity shift are noted for many sources, as one goes from F=0-1 to 2-1. The monotonic decrease of velocity (blue shift) is apparently more frequent. A detailed model of radiative transfer allowing line overlap of HCN is employed to L483 which shows convincing signatures of infall on a scale of 0.1 pc. It appears that the observed line is not compatible with the standard Shu (1977) model, but is fitted with augmentations of density and infall velocity, by factors of 6 and 0.5, respectively, and with an inclusion of a diffuse, static, turbulent, and geometrically thick envelope.

研究の動機と目的

• クラス0およびクラスIの若い星形成対象（YSO）におけるHCN J=1-0ハイパーファイン遷移の挙動を調査すること。
• 先行研究で観測されたCS、H2CO、およびHCO+遷移の線形の非対称性および速度シフトと比較して、HCNの線形の非対称性および速度シフトを分析すること。
• HCNハイパーファイン成分がプロト星包覆層内の内部運動にどの程度感受しているかを評価すること。
• 代表的源（L483）におけるHCNの放射線輸送をモデル化し、標準的な降下モデルと整合するかを検証すること。
• 他の分子トレーサーと比較して、HCNハイパーファイン線がプロト星の力学的状態をより良い指標として提供できるかどうかを同定すること。

提案手法

• 単一電波望遠鏡を用いて、24個のクラス0およびクラスIのプロト星に向けてHCN J=1-0ハイパーファイン線を観測した。
• 先行調査から得られたCS、H2CO、およびHCO+遷移の線形および速度シフトを、HCNのそれと比較した。
• L483源に対して詳細な放射線輸送モデルを適用し、重複するハイパーファイン成分および複数の速度成分を含めた。
• 観測された線形を説明するため、散らばり、静止、乱流的で、幾何学的に厚い包覆層をモデルに組み込んだ。
• 観測データとの適合を向上させるために、密度と降下速度の両方をそれぞれ6倍および0.5 km/s増加させた。
• 標準的なShu（1977）降下モデルを比較の基準として用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラス0およびクラスIのプロト星において、HCN J=1-0ハイパーファイン成分の線形および速度シフトはどのように変化するか？
• RQ2 HCNハイパーファイン線の速度シフトは、CS、H2CO、およびHCO+遷移のそれとどの程度相関しているか？
• RQ3 HCN F=2-1線は、CSと比較して、プロト星包覆層内の内部運動をどの程度反映しているか？
• RQ4 標準的なShu（1977）降下モデルは、L483源における観測されたHCN線形を説明できるか？
• RQ5 観測されたL483源のHCN線を適合させるために、標準モデル（例えば密度や降下速度の増加）にどのような修正が必要か？

主な発見

• すべての分子種が一貫して同じ線形の非対称性を示すわけではないことから、YSOには多様な力学的環境が存在することが示唆された。
• 最も透過率の低いHCN F=2-1遷移の速度シフトは、H2COよりもCSとより強く相関しており、HCNが大規模な流れにより感受している可能性を示唆した。
• より大きな beam サイズであっても、HCN F=2-1線の速度シフトはCSと一致しており、HCNが内部プロト星動力学により反応している可能性を示した。
• 多くの源でF=0-1からF=2-1への遷移にかけて一貫したブルーシフトが観測されたことから、速度構造に系的な変化があることが示された。
• L483源のHCN線形は、標準的なShu（1977）降下モデルと整合しないことが判明した。
• 密度を6倍、降下速度を0.5 km/s増加させ、散らばり、乱流的で幾何学的に厚い包覆層を含めた修正モデルは、観測されたHCN線を良好に適合させた。