[論文レビュー] APEX-CHAMP+ high-J CO observations of low-mass young stellar objects: II. Distribution and origin of warm molecular gas

T. A. van Kempen, E. F. van Dishoeck+7 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Aug 24, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 76被引用数 33

ひとこと要約

本研究では、APEX-CHAMP+を用いた高J CO線マッピングにより、8つの低質量若星系で温かい分子ガスを調査し、アウトフローからのUV光子加熱が、受動的エンベロープ加熱よりも支配的であることが明らかになった。主な発見は、光子加熱によるキャビティ壁の加熱が、拡張した高J CO放射を説明しており、衝撃加熱は質量の大きなクラス0/I源でのみ顕著に現れる。一方、アウトフロー内の力学的温度は約100 Kであり、モデルと整合的である。

ABSTRACT

The origin and heating mechanisms of warm (50

研究の動機と目的

• 低質量若星系（YSO）における温かい分子ガス（50–200 K）の分布と起源を特徴づけること。
• 受動的エンベロープ加熱、アウトフロー内の衝撃加熱、および静止ガスのUV光子加熱の寄与を分離すること。
• 高ドリフト速度および高励起状態CO遷移を用いて、温かいガスの支配的加熱機構を特定すること。
• 原始星からのフィードバックが、吸着エンベロープの加熱、光解離、およびアウトフロー分散を通じてどのように作用するかを評価すること。
• 光子加熱の影響がエンベロープの崩壊および星の質量成長に与える意味を評価すること。

提案手法

• 8つの低質量YSO周辺の約1°×1°領域において、APEX望遠鏡のCHAMP+受信機を用いて高J CO線マッピング（12 CO $J$=6–5および7–6）を実施した。
• 光学厚さおよびガス密度を制約するために、13 CO $J$=6–5および[C I] $^{3}$P$_2$–$^{3}$P$_1$線の同位体体観測を実施した。
• 空間分解された放射マップを用いて、内側エンベロープ、アウトフロー衝撃、およびアウトフローキャビティ内の静止ガスからの放射を区別した。
• 放射輸送モデルを適用し、観測された線強度およびドリフトプロファイルを、受動的加熱とUV放射照射のシナリオの予測と比較した。
• アウトフロー領域における力学的温度を、12 CO 6–5および3–2遷移の線ウロコから推定した。
• アウトフローで[C I] 2–1線が検出されないことは、衝撃による解離光子生成の制約に用いられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低質量原始星における温かい分子ガスの支配的加熱機構は何か：受動的エンベロープ加熱、衝撃加熱、それともUV光子放射か？
• RQ2 高J CO放射（6–5および7–6）の分布は、アウトフロー構造およびキャビティ壁とどのように相関しているか？
• RQ3 内部衝撃および吸着境界からのUV光子加熱が、静止ガスにおける観測された高励起CO放射をどの程度説明できるか？
• RQ4 なぜ衝撃加熱成分は質量の大きなYSOにのみ検出され、低質量源では観測されないのか？
• RQ5 アウトフロー内の分子ガスの力学的温度は何か？理論的予測と比較するとどうなるか？

主な発見

• 12 CO 6–5および7–6を用いた温かい分子ガスは、観測された8つのすべての低質量YSOで検出され、中心源から最大10,000 AUまで延びている。
• 特にHH 46およびCed 110 IRS 4では、受動的加熱だけでは観測された線強度を説明できないため、キャビティ壁のUV光子加熱が拡張した高J CO放射の支配的メカニズムである。
• BHR 71では、静止状態の12 CO 6–5放射が源からの距離とともに増加しており、これはアウトフローキャビティに沿って、衝撃およびジェット境界からのUV光子がガスを加熱していることを確認している。
• 衝撃加熱による温かいガスは、質量の大きなクラス0およびクラスI源（例：NGC 1333 IRS 2、BHR 71、HH 46、RCrA IRS 7）でのみ顕著に検出され、低質量フローでは観測されない。
• 大多数の源ではアウトフロー内の力学的温度が約100 Kであり、ジェット駆動流のモデル予測と整合的であるが、L 1551 IRS 5およびIRAS 12496-7650では50 K未満であり、古くなったか弱い活動の流れを示している。
• RCrA IRS 7では、受動的加熱予測値の10倍以上の強力な12 CO 6–5放射が観測されており、これは原始星そのものではなく、近くのRCrA星によって加熱された顕著なPDR領域であることを示している。