[論文レビュー] Clumpy ultracompact HII regions -- III. Cometary morphologies around stationary stars

R. J. R. Williams, J. E. Dyson+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 1996

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、高衝撃速度を必要とせず、不均一な塊状分子物質からの非対称的質量負荷によって、静止した星の周囲に彗星型超小形H II領域が形成され得ると提案する。モデルは、質量負荷源の勾配が超音速で電離された吹き出しを生じさせ、彗星型の形状を再現するが、高衝撃速度や前線衝撃波を仮定する必要がない。

ABSTRACT

Cometary ultracompact HII regions have been modelled as the interaction of the hypersonic wind from a moving star with the molecular cloud which surrounds the star. We here show that a similar morphology can ensue even if the star is stationary with respect to the cloud material. We assume that the HII region is within a stellar wind bubble which is strongly mass loaded: the cometary shape results from a gradient in the distribution of mass loading sources. This model circumvents problems associated with the necessarily high spatial velocities of stars in the moving star models.

研究の動機と目的

• 彗星型超小形H II領域の移動星前線衝撃波モデルで要求される高衝撃速度の問題を解決すること。
• 質量負荷が空間的に非対称であれば、静止星からも彗星型の形状が生じ得るかを調査すること。
• 塊状分子雲構造が電離ガス吹き出しの形態に与える役割を調査すること。
• 観測された空間的・運動的不一致を避けるために、前線衝撃波モデルの代替を提供すること。
• 質量負荷勾配がどのように超小形H II領域における観測可能な速度構造と彗星型形状を生じさせるかをモデル化すること。

提案手法

• 中心星を静止と仮定し、星風が分子雲内のクラスターから質量負荷を受けるモデルを採用する。
• 星を通る平面からの距離に応じて負荷率が指数関数的に減少するようにモデル化し、非対称性を実現する。
• 定常状態の超音速流れモデルを用い、空間的に変化する質量負荷を考慮して再結合波面の位置を解く。
• 電離ガスの流れを流体力学方程式で記述し、再結合波面が高負荷側にガスを閉じ込めることを考慮する。
• 速度チャンネルマップを分析し、先頭部と尾部におけるライン・オブ・スイトの速度差を予測する。
• 予測された形態と運動論的構造を、特に非対称な速度勾配を示す観測された超小形H II領域と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中心星の高衝撃速度を必要とせず、超小形H II領域の彗星型形状が形成可能か？
• RQ2 塊状分子物質からの異方的質量負荷が、電離ガス吹き出しの形態と運動論的構造に与える影響は？
• RQ3 このような非対称的質量負荷系における統合およびチャンネルマップでの速度構造は予想されるか？
• RQ4 先頭部と尾部間の観測された速度差は、非対称的質量負荷を伴う静止星モデルで説明可能か？
• RQ5 このモデルで、曲がった尾部やアーク状の構造のような形態的特徴はどのように生じるか？

主な発見

• 質量負荷源が片側に集中していれば、中心星が静止していても彗星型形状が形成可能であり、高衝撃速度の必要性がなくなる。
• モデルは、先頭部と尾部間で最大約~2v_R sin iの速度差を予測し、v_R ~ 10–20 km s⁻¹の範囲で、観測された8–12 km s⁻¹の差と一致する。
• 再結合波面は高質量負荷側で星に近い位置に閉じ込められるが、電離ガスは反対側に広がり、尾部を形成する。
• 質量負荷分布の正確な形態に依存せず、一方方向に単調に減少する限り、形状は安定である。
• やや穏やかな非対称性ではアーク状の形態が出現し、殻状と彗星型構造の自然な過渡状態を形成する。
• モデルは、対称性軸に垂直な方向の観測された速度勾配を説明でき、一部の高分解能観測と整合的である。