[論文レビュー] AST/RO Observations of CO J=4-3 Emission from the N44 Complex in the Large Magellanic Cloud

Sungeun Kim, W. Walsh+1 more|CERN Bulletin|Jun 7, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 33被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、大マジラン銀河のN44 H II複合体における12 CO J=4→3線放出のAST/RO観測を報告する。N44BCは拡張する巨大シェルの縁縁に位置し、強い放出を検出された。データは、n₀ ≈ 10⁵ cm⁻³の密度の高い分子雲を明らかにし、星風や超新星による衝撃波相互作用によって駆動される可能性のある高速度CO成分を特定した。その運動エネルギーは、H IおよびH IIガスのエネルギーのおよそ10倍以上に達する。

ABSTRACT

We present Antarctic Submillimeter Telescope and Remote Observatory (AST/RO) observations of 12CO J=4-3 and C I emission in the N44 H II complex in the Large Magellanic Cloud. We detected strong 12CO J=4-3 emission toward the H II region called as N44BC, which is located on the rim of an expanding giant shell in the N44 region. Analysis with a photodissociation region (PDR) model showed that the 12CO J=4-3 emitting cloud is very dense, with n ~ 10^5 cm^-3. We also note that there is a high-velocity component associated with the 12CO J=4-3 emission. This probably originates from molecular material accelerated as a result of the motion induced by the expanding giant shell surrounding LH47 in the N44 complex. We found that the kinetic energy of this high-velocity gas observed in the CO J=4-3 emission toward the rim of the expanding H II shell is at least an order of magnitude higher than the kinetic energy derived for the H I and H II gas in this region.

研究の動機と目的

• 大マジラン銀河のN44複合体におけるH IおよびH IIシェルに取り巻かれた物質に、密度の高い分子ガスが存在するかを調査すること。
• 質量の大きな星形成とシェル拡張に関連する領域における、分子ガスの物理的状態、特に密度と励起状態を特定すること。
• 星風および超新星による星間物質へのフィードバック（スターフィードバック）が、分子ガスを加速させ、星間物質に運動エネルギーを供給する役割を評価すること。

提案手法

• 2002年南半球冬に南極に設置されたアントラクティック・サブミリ波長望遠鏡およびリモートオブザーバトリー（AST/RO）を用いて、サブミリ波長観測を実施した。
• 1 km s⁻¹の速度分解能を有する音響光学スペトメータを用いて、461.041 GHz（CO J=4→3）および492.262 GHz（[C I]）のスペクトル線画像を取得した。
• 信号対雑音比を向上させるとともに、大気の影響を低減するために、20′以上離れた参照位置を用いたビームスイッチングモードを採用した。
• 分子ガスの密度および励起状態を導出するために、光分解域（PDR）モデルを適用した。
• 13CO J=1→0、18CO J=1→0、および17CO J=1→0線を用いた多線路励起解析により、H₂の数密度を推定した。
• CO J=4→3線放出からの質量および速度推定値を用いて、高速度分子成分の運動エネルギーを計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大マジラン銀河のN44複合体における拡張するH IおよびH IIシェルの分子ガスの密度および励起構造はいかなるものか？
• RQ2 シェル拡張に関連する高速度分子ガスが存在する証拠はあるか。その起源は何か？
• RQ3 この領域における高速度分子ガスの運動エネルギーは、H IおよびH II相のエネルギーと比べてどの程度か？
• RQ4 シェル縁縁に存在する分子ガスは、LH 47連星連星からのスターフィードバックの影響をどの程度反映しているか？
• RQ5 観測されたCO J=4→3放出は、超新星残骸または星風による衝撃波駆動加速によって説明可能か？

主な発見

• N44複合体の拡張する巨大H IIシェルの縁縁に位置するN44BCに向けて、強い12 CO J=4→3放出が検出された。
• N44BCに関連する分子雲は、PDRモデリングおよび多線路励起解析から得られた結果により、n₀ ≈ 10⁵ cm⁻³という高い密度を示した。
• CO J=4→3放出に、LSRにおける径速度V_LSR = 304 km s⁻¹の高速度成分が特定され、輝度温度は約0.1 Kであった。これは、加速された分子ガスを示唆する。
• 高速度分子ガスの運動エネルギーは、少なくとも2.6×10⁵¹ erg以上と推定され、H IおよびH IIガスのエネルギーを10倍以上上回っている。
• イオン化ガスおよび原子ガスを含むシェル全体の運動エネルギーは、圧力駆動バブルモデルが予測する星風および超新星からのエネルギー入力と同等の値であった。
• CO J=4→3線放出を示す分子雲の全質量は、以前のバーリアル質量推定値のおよそ10倍以上に達すると推定され、より質量の大きな密度の高い分子ガスの貯留源である可能性を示唆している。