[論文レビュー] Dust emissivity in the Submm/Mm: SCUBA and SIMBA observations of Barnard 68

S. Bianchi, J. Gonçalves+5 more|ArXiv.org|Jan 20, 2003

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 18被引用数 49

ひとこと要約

本研究では、静止した暗黒星雲バーナード68のSCUBAおよびSIMBA観測を用いて、サブミリ波長およびミリ波長域におけるダスト発光の放射率を測定した。高分解能の消光マップと相関させたサブミリ波長／ミリ波長域のダスト発光を用い、半径方向の温度勾配をモデル化することで、正規化されたダスト放射率として $κ_{850\mu\text{m}}/\u03ba_{\text{V}} = 4.0 \pm 1.0 \times 10^{-5}$ および $κ_{1.2\text{mm}}/\u03ba_{\text{V}} = 9.0 \pm 3.0 \times 10^{-6}$ を得た。これは、高密度な星形成前核において粒の成長または氷被膜の形成を示唆している。

ABSTRACT

We have observed the dark cloud Barnard 68 with SCUBA at 850 um and with SIMBA at 1.2 mm. The submillimetre and millimetre dust emission correlate well with the extinction map of Alves, Lada and Lada (2001).The A_V/850um correlation is clearly not linear and suggests lower temperatures for the dust in the inner core of the cloud. Assuming a model for the temperature gradient, we derive the cloud-averaged dust emissivities (normalised to the V-Band extinction efficiency) at 850 um and 1.2 mm. We find k_850um/k_V = 4.0 +/- 1.0 x 10^-5 and k_1.2mm/k_V = 9.0 +/- 3.0 x 10^-6. These values are compared with other determinations in this wavelength regime and with expectations for models of diffuse dust and grain growth in dense clouds.

研究の動機と目的

• バーナード68のような静止した、星形成を伴わない核におけるサブミリ波長およびミリ波長域のダスト放射率を測定すること。
• 散乱星間物質と比較して、高密度で冷たい環境におけるダストの性質、特に放射率がどのように変化するかを特定すること。
• 星形成前核において、粒の成長や氷被膜形成がダスト放射率に与える影響を評価すること。
• 降着前の状態におけるサブミリ波長／ミリ波長域のダスト発光が、ガス密度の tracer として使用可能かどうかを検証すること。

提案手法

• JCMTおよびSEST望遠鏡に搭載されたSCUBAおよびSIMBAボロメータアレイを用いて、バーナード68の850 μmおよび1.2 mmのダスト発光マップを取得した。
• サブミリ波長／ミリ波長マップを、SIMBAの分解能（24″ FWHM）およびピクセルスケール（12″）に合わせて整列および平滑化した。
• 背景星のH-K色超過から導かれた高分解能の消光マップ（Alvesら, 2001年）と観測されたダスト発光を相関させた。
• ダスト加熱モデルに基づき、雲内の半径方向の温度勾配をモデル化し、外側温度として $T_{\text{ext}} = 14 \pm 2$ K を使用した。
• 観測された $A_V$ と $I_\nu$ の相関関係をフィットして、$\kappa_\nu / \kappa_{\text{V}}$ を導出し、Vバンド消光効率を基準として正規化した。
• 観測条件を再現するため、24″分解能および12″ピクセルを用いたシミュレーテッド発光マップを用い、温度勾配モデル下での放射率を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーナード68の高密度核における850 μmおよび1.2 mmのダスト放射率は何か？ また、散乱星間物質の値と比べてどう異なるか？
• RQ2 観測された放射率プロファイルは、高密度核における粒の成長または氷被膜形成を示唆しているか？
• RQ3 放射率比 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{1.2\text{mm}}$ から導かれるスペクトル指数 $\beta$ は、標準的なダストモデルの予想と一致するか？
• RQ4 $A_V$ と850 μm発光の非線形相関は、雲核内に温度勾配が存在することをどの程度示唆しているか？

主な発見

• Vバンド消光に対して正規化した850 μmのダスト放射率は $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{\text{V}} = 4.0 \pm 1.0 \times 10^{-5}$ である。
• Vバンド消光に対して正規化した1.2 mmのダスト放射率は $\kappa_{1.2\text{mm}}/\kappa_{\text{V}} = 9.0 \pm 3.0 \times 10^{-6}$ である。
• 850 μmでの放射率は、銀河系散乱ダストのそれよりも高い。これは、高密度核内での粒の成長または氷被膜形成を示唆している。
• 放射率比から得られるスペクトル指数は $\beta > 2$ を示唆しているが、1-\sigma の不確実性範囲内では $\beta = 2$ も妥当である。
• $A_V$ と850 μm発光の非線形相関は、雲核内で温度勾配が存在することを支持しており、核部のダストが冷たいことを示している。
• 850 μmおよび1.2 mmにおけるCO線放出の汚染は無視できるほど小さく、ダスト発光測定の信頼性が確認された。