[論文レビュー] ALMA discovery of a rotating SO/SO$_2$ flow in HH212. A possible MHD disk wind?

Benoît Tabone, S. Cabrit+8 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Oct 3, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 23被引用数 29

ひとこと要約

本論文は、HH212におけるALMAサイクル4観測を報告し、半径0.05–40 auから発生する磁気流体力学的（MHD）ディスク風として解釈される、約60 au分解能の回転するSO/SO₂噴流を明らかにした。この風の回転シグナルは、軸対称なSiOジェットよりも遅く、広がりがあるため、中程度のレバーアーム（λ ≤ 5）による角運動量の抽出を示しており、これにより核から星への質量効率は≤50%に制限され、低質量プロト星における広帯域H₂O線成分の起源を説明できる可能性がある。

ABSTRACT

We wish to constrain the possible contribution of a magnetohydrodynamic disk wind (DW) to the HH212 molecular jet. We mapped the flow base with ALMA Cycle 4 at 0.13"$\sim$ 60 au resolution and compared these observations with synthetic DW predictions. We identified, in SO/SO$_2$, a rotating flow that is wider and slower than the axial SiO jet. The broad outflow cavity seen in C$^{34}$S is not carved by a fast wide-angle wind but by this slower agent. Rotation signatures may be fitted by a DW of a moderate lever arm launched out to $\sim$ 40 au with SiO tracing dust-free streamlines from 0.05-0.3 au. Such a DW could limit the core-to-star efficiency to $\leq$50%.

研究の動機と目的

• HH212におけるプロト星降着過程での磁気流体力学的（MHD）ディスク風（DWs）が角運動量を抽出する役割を制約すること。
• 観測された噴流キャビティが、高速で広角の風によるものか、それとも遅く回転する成分によるものかを調査すること。
• ALMA観測と合成DWモデルを比較することで、DWの発生半径と磁気レバーアームを特定すること。
• このようなDWが核から星への質量効率および低質量プロト星における広帯域H₂O線成分の起源に与える影響を評価すること。
• 理想化された自己相似MHDモデルが、観測された運動学的特性およびキャビティ形状をどれほど正確に再現できるかを評価すること。

提案手法

• HH212を対象に、約60 au分解能（0.13”ビーム）の高分解能ALMAサイクル4観測を実施し、SO₂（334.67 GHz）、SO（346.53 GHz）、SiO（347.33 GHz）、C₃⁴S（337.40 GHz）、C¹⁷O（337.06 GHz）ラインをターゲットとし、スペクトル分解能は0.1–0.44 km s⁻¹とした。
• C₃⁴Sには自然重み、他のラインにはR=0.5のロバストを用いて、感度と分解能のバランスを取ったCASAによるキャリブレーションと画像化を実施した。
• SOおよびSO₂の位置-速度（PV）図を分析し、回転シグナルを検出し、合成MHDディスク風モデルと比較した。
• 観測された速度勾配を、発生半径と磁気レバーアーム（λ）を変化させた自己相似的で定常なMHD DWモデルにフィットさせ、磁気遠心加速を仮定した。
• 極面磁場線およびトロイダル磁場比（Bφ/Bp）をモデル化し、ダスト偏光パターンを予測することで、ヘリカル磁場構造の有無を検証した。
• 降着環境の圧力封じ込めおよびキャビティ壁の影響がストリームラインに与える影響を評価し、遠心障壁および赤道付近で自己相似モデルからのずれを注目した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HH212の噴流キャビティは、高速で広角の風によるものか、それとも遅く回転する成分によるものか？
• RQ2 観測された回転するSO/SO₂流の発生半径範囲と磁気レバーアーム（λ）は、MHDディスク風理論に整合する範囲でどのようになるか？
• RQ3 観測されたSO/SO₂の回転は、定常的で自己相似的なMHDディスク風モデルで説明可能か？
• RQ4 このようなDWが降着の角運動量の大部分を抽出する場合、核から星への質量効率はどの程度に制限されるか？
• RQ5 キャビティおよび環境からの圧力効果が、理想化されたモデルと比較してDWストリームラインの形状および運動にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 中心源から約40 auまで延びる、平均速度が約30 km s⁻¹で、オニオン型の速度構造を示す回転するSO/SO₂噴流が検出された。
• SO/SO₂における回転シグナルは、C¹⁷Oの回転する環境および軸対称なSiOジェットと同じ回転方向を示しており、共回転する噴流物質であることを示している。
• 噴流キャビティは高速で広角の風ではなく、半径0.05–40 auから発生する遅い回転成分によって形成されており、SiOは0.05–0.3 auからのダストを含まないストリームラインをトレースしている。
• 磁気レバーアーム（λ）はλ ≤ 5に制限され、DG Tau系に比べてはるかに小さいため、よりコンactなまたは磁化度が低い風であると示唆される。
• このDWが降着の角運動量の大部分を抽出する場合、降着流の約50%が噴出され、核から星への質量効率は≤50%に制限される。
• 投影および幾何的効果により、観測された回転勾配は真の外縁発生半径を低く見積もっていることが判明し、これは先行するDW研究に影響を与える系統的バイアスである可能性がある。