[論文レビュー] Atomic data from the Iron Project.XLIV. Transition probabilities and line ratios for Fe VI with fluorescent excitation in planetary nebulae

Guo Xin Chen, Anil K. Pradhan|ArXiv.org|Mar 27, 2000

Atomic and Molecular Physics被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、Fe VIの相対論的ブライト＝ポール方程式を用いた原子構造計算を行い、80個の微細構造準位におけるE1、E2、M1遷移確率を計算した。衝突放射モデルに蛍光励起を組み込み、紫外線連続分光を考慮することで、NGC 6741、IC 351、NGC 7662などの惑星状星雲における[Fe VI]線比を正確に解釈するには、連続分光による蛍光励起を含めることが不可欠であることが示された。これにより、観測誤差の制約のもとで、電子密度、温度、中心天体の放射温度の診断が向上した。

ABSTRACT

Relativistic atomic structure calculations for electric dipole E1, electric quadrupole E2 and magnetic dipole M1 transition probabilities among the first 80 fine-structure levels of Fe VI, dominated by configurations 3d^3, 3d^24s, and 3d^24p, are carried out using the Breit-Pauli version of the code Superstructure. Experimental energies are used to improve the accuracy of these transition probabilities. Employing the 80-level collision-radiative (CR) model with these dipole and forbidden transition probabilities, and Iron Project R-matrix collisional data, we present a number of [Fe VI] line ratios applicable to spectral diagnostics of photoionized H II regions. It is shown that continuum fluorescent excitation needs to be considered in CR models in order to interpret the observed line ratios of optical [Fe VI] lines in planetary nebulae NGC 6741, IC 351, and NGC 7662. The analysis leads to parametrization of line ratios as function of, and as constraints on, the electron density and temperature, as well as the effective radiation temperature of the central source and a geometrical dilution factor. The spectral diagnostics may also help ascertain observational uncertainties. The method may be generally applicable to other objects with intensive background radiation fields, such as novae and active galactic nuclei. The extensive new Iron Project radiative and collisional calculations enable a consistent analysis of many line ratios for the complex iron ions.

研究の動機と目的

• 相対論的ブライト＝ポール原子構造計算を用いて、Fe VIの電気双極子（E1）、電気四重極（E2）、磁気双極子（M1）遷移確率を正確に計算すること。
• 紫外線連続分光からの蛍光励起を衝突放射（CR）モデルに組み込み、光電離環境におけるスペクトル線比の予測を改善すること。
• 観測された[Fe VI]線比を用いて、惑星状星雲における電子密度、温度、放射場の性質を一貫して診断できるようにすること。
• 観測値とモデル予測を比較することで、線強度における観測誤差を評価・定量化すること。
• 新星や活動銀河核のような強い放射場を示す他の天体にも適用可能な一般化可能な手法を提供すること。

提案手法

• Fe VIの80個の微細構造準位（主に3d³、3d²4s、3d²4p配置）に対して、SUPERSTRUCTUREコードを用いて相対論的ブライト＝ポール原子構造計算を実施した。
• 計算された遷移確率（A値）の精度を向上させるために、実験的に測定されたエネルギー準位を用いた。
• 電子衝突励起（EIE）と背景紫外線連続分光による蛍光励起（FLE）を併用した80準位の衝突放射（CR）モデルを構築した。
• 電子衝突励起率係数には、Iron Projectから得たR行列衝突データを用いた。
• 観測された星雲スペクトルに一致させるために、線比を電子密度、電子温度、有効放射温度、幾何的希釈係数の関数として計算した。
• モデルをNGC 6741、IC 351、NGC 7662の観測された[Fe VI]線比に適用し、物理的状態を推定するとともに、観測誤差を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 紫外線連続分光からの蛍光励起が、惑星状星雲における[Fe VI]光学励起線の予測強度に顕著な影響を与えるか？
• RQ2 NGC 6741、IC 351、NGC 7662における観測された[Fe VI]線比を一貫して解釈するには、CRモデルに蛍光励起を組み込む必要があるか、その程度はどの程度か？
• RQ3 FLEを含めた場合、中心星の有効放射温度と発光領域の距離（希釈係数を介して）を[Fe VI]線比から制約できるか？
• RQ4 観測値と予測値の乖離は、線強度における観測誤差を特定・定量化する手がかりとなるか？
• RQ5 開発した手法は、新星やAGNのような強い放射場を示す他の天体に対しても一般化可能か？

主な発見

• NGC 6741、IC 351、NGC 7662などの惑星状星雲における観測された[Fe VI]線比を正確に解釈するには、CRモデルに蛍光励起を含めることが不可欠である。
• NGC 6741では、モデル予測に一致させるために、5146 Å線の強度を80%増加させる必要があり、5485 Å線は35%減少させる必要がある。
• 5677 Å線は、モデルに一致させるために観測強度を110%増加させる必要があることから、顕著な観測誤差が示唆される。
• 一貫した線比解析から、NGC 6741の[Fe VI]領域における電子密度は約3,000 cm⁻³に制約される。
• 本手法により、電子温度と中心天体の有効放射温度の推定が可能となり、後者は希釈係数を介して制約される。
• 予測値と観測値の複数の遷移における線比を比較することで、線強度の観測誤差を評価するフレームワークが得られた。