[論文レビュー] Early Results from the Wisconsin H-Alpha Mapper Southern Sky Survey

L. M. Haffner, R. J. Reynolds+7 more|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2010

Historical Geography and Cartography被引用数 6

ひとこと要約

この論文はチリのセルロ・トロロ天文台に移設されたウィスコンシンH-αマッパー（WHAM）の初期結果を提示しており、南天の広がりあるHα放射の最初の運動論的調査を記録している。高スペクトル分解能と長時間露光観測を用いて、WHAMは温いイオン化媒体（WIM）およびガムネブロラのイオン化ガスをマッピングし、複雑な速度構造と多成分発光を明らかにした。今後は他の発光ラインやマゼラン系への観測を拡大する計画である。

ABSTRACT

After a successful eleven-year campaign at Kitt Peak, we moved the Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) to Cerro Tololo in early 2009. Here we present some of the early data after a few months under southern skies. These maps begin to complete the first all-sky, kinematic survey of the diffuse H-alpha emission from the Milky Way. Much of this emission arises from the Warm Ionized Medium (WIM), a significant component of the ISM that extends a few kiloparsecs above the Galactic disk. While this first look at the data focuses on the H-alpha survey, WHAM is also capable of observing many other optical emission lines, revealing fascinating trends in the temperature and ionization state of the WIM. Our ongoing studies of the physical conditions of diffuse ionized gas will continue from the southern hemisphere following the H-alpha survey. In addition, future observations will cover the full velocity range of the Magellanic Stream, Bridge, and Clouds to trace the ionized gas associated with these neighboring systems.

研究の動機と目的

• ウィスコンシンH-αマッパー（WHAM）を南半球で運用し、のちに南天の全天空にわたる、銀河の温いイオン化媒体（WIM）からの広がりあるHα放射の最初の運動論的調査を完了すること。
• 高分解能スペクトルデータを用いて、近隣の大規模なネブロラであるガムネブロラにおけるイオン化ガスの空間的・速度的分布をマッピングすること。
• Hα調査後に[ N II ]、[ S II ]、He I、[ O III ]などの診断発光ラインを観測することで、今後のWIMの多波長研究を可能にすること。
• 初期Hα調査ではカバーされなかった全速度範囲にわたる、マゼラン・ストリーム、ブリッジ、クラウドに付随するイオン化ガスを追跡すること。
• 重複観測を通じて、北天および南天の調査間の一貫性あるキャリブレーションを達成すること。

提案手法

• WHAMは0.6-mのサイダー.clsと15-cmの二重エタロンファブリ・ペロー分光器を用い、12 km/sのスペクトル分解能とHαの周囲±100 km/sの速度範囲を実現している。
• 1ポイントあたり30秒の露光を実施し、1度のビームで、Hα発光が0.1 R（EM ~ 0.2 pc cm⁻⁶）に達するほどの感度を達成している。
• 調査ブロックは赤緯Δb = 0.85°および銀経Δℓ = 0.98° × cos(b)の間隔で配置され、全天空カバーは約2年を要し、空間サンプリングの低下を犠牲にしている。
• 地上圏Hα発光を速度基準として用い、標準的な星雲標的を頻繁に観測することで、機器応答および大気透過率をキャリブレートしている。
• 大気発光ラインは北天スカイサーベイの手法を応用して差し引いているが、南天データについては完全な除去がまだ進行中である。
• 赤緯-速度図およびチャンネルマップを用いて運動論的構造を可視化し、スペクトルデータを処理して視線方向の多成分発光を明らかにしている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 南銀天域における温いイオン化媒体（WIM）の三次元的運動論的構造はどのようなものか？
• RQ2 ガムネブロラにおける速度成分（例：±20–30 km/s）は、ネブロラの拡張とNGC 2362との関連性とどのように関係しているか？
• RQ3 南天の大気発光ラインは、微弱な銀河的Hα発光の検出にどの程度影響を及ぼし、効果的に除去できるか？
• RQ4 マゼラン・ストリーム、ブリッジ、クラウドにおけるイオン化ガスの分布とイオン化状態はどのように分布しており、銀河のISMとどのように関連しているか？
• RQ5 [ N II ]、[ S II ]、He Iなどの多ライン観測は、Hα単独での観測に比べて、広がりあるイオン化ガスの物理的特徴をどの程度向上させられるか？

主な発見

• ガムネブロラの最初の運動論的Hαチャンネルマップは、複雑な速度構造を明らかにした。特に、ℓ=238°、b=−5°に位置する+20～+30 km/sの顕著な発光特徴が、遠方のオープンクラスタNGC 2362と関連している。
• ℓ=254°における赤緯-速度図では、b=+3°～+10°で二重ピークのプロファイルが観測され、系統的速度から±20～30 km/sのずれを示す赤・青成分が明確に分離しており、ネブロラの拡張と整合的である。
• 赤緯~+15°の最高高度での発光は、周囲のWIMとは異なる速度を示しており、主なネブロラシェルに属さない可能性を示唆し、一部の先行解釈に疑問を呈している。
• 大気発光ラインはまだ微弱領域で汚染要因となっており、特に高速度域で背景が上昇していることが確認されているが、地上圏補正が適用済みである。
• 調査の初期データは、WHAMが南天全域にわたり微弱で広がりあるHα発光を解像可能であることを確認しており、全天空カバーは1年以内に達成される見込みである。
• 今後の観測では、[N ii] λ6584、[S ii] λ6716、He i λ5876、[O iii] λ5007などの他の発光ラインに拡張され、WIMの温度およびイオン化状態を詳細に診断可能になる。