[論文レビュー] First results from the CALYPSO IRAM-PdBI survey. I. Kinematics of the inner envelope of NGC1333-IRAS2A

S. Maret, А. Беллоче+6 more|SPIRE - Sciences Po Institutional REpository|Jan 27, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 20被引用数 17

ひとこと要約

ALMAに類似した高分解能観測により、NGC1333-IRAS2Aのメタノール線で、流出軸に垂直なわずかなドップラー速度勾配が検出されたが、これはケプラーダイナミクスの円盤と整合しない。代わりに、0.1–0.2 M☉の原始星の周囲に、落ち込む運動を示す、もしくはゆっくり回転する内側の包みが存在する可能性を示唆している。このことから、円盤が存在するとしても、L1527-IRSほど大きくはなく、より初期の進化段階にある可能性がある。

ABSTRACT

The structure and kinematics of Class 0 protostars on scales of a few hundred AU is poorly known. Recent observations have revealed the presence of Keplerian disks with a diameter of 150-180 AU in L1527-IRS and VLA1623A, but it is not clear if such disks are common in Class 0 protostars. Here we present high-angular-resolution observations of two methanol lines in NGC1333-IRAS2A. We argue that these lines probe the inner envelope, and we use them to study the kinematics of this region. Our observations suggest the presence of a marginal velocity gradient normal to the direction of the outflow. However, the position velocity diagrams along the gradient direction appear inconsistent with a Keplerian disk. Instead, we suggest that the emission originates from the infalling and perhaps slowly rotating envelope, around a central protostar of 0.1-0.2 M$_\odot$. If a disk is present, it is smaller than the disk of L1527-IRS, perhaps suggesting that NGC1333-IRAS2A is younger.

研究の動機と目的

• クラス0原始星NGC1333-IRAS2Aの内側包みの運動を、サブアーセコンド分解能で解明すること。
• クラス0原始星の内側領域にケプラーダイナミクスの円盤が存在するかを特定すること。
• メタノール線放出を tracer として用いて、中心原始星系の動的質量および構造的性質を評価すること。
• L1527-IRS や VLA1623A といった既知のクラス0源と比較して、IRAS2A の運動構造を評価すること。
• 落ち込みと回転が、内側包みの構造に与える影響を評価すること。

提案手法

• IRAM Plateau de Bure干渉計（PdBI）を用いて、1 mm および 3 mm の2本のメタノール線を、AおよびC配置で高分解能観測した。
• 推定された速度勾配に沿って位置-速度（P-V）図を作成し、ケプラーダイナミクスの回転を検証した。
• 可視度関数へのガウス分布および点源フィットを適用し、源のサイズと形状を推定した。
• 動的質量は、$ M_{\mathrm{dyn}} \sim (1-2) r v^2 / G $ の関係式を用いて推定した。これは、バーリアル平衡またはケプラーダイナミクス運動を仮定した場合のものである。
• 観測結果と比較するため、中心質量が0.01–0.2 M☉のケプラーダイナミクス円盤を想定した合成P-V図を計算した。
• 速度幅が狭く、空間的に一貫性のある線放出に焦点を当てることで、束縛されていない流出物質を解析から除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC1333-IRAS2Aの内側包みは、ケプラーダイナミクス円盤の運動的兆候を示しているか？
• RQ2 メタノール線の運動から、中心原始星系の動的質量はどの程度か？
• RQ3 観測された速度勾配は、円盤内の回転に起因するのか、それとも落ち込み支配の運動に起因するのか？
• RQ4 発光領域のサイズと構造は、L1527-IRS などの既知のクラス0原始星と比較してどう異なるか？
• RQ5 メタノール放出は、ホットコリーノまたは原始惑星系円盤由来である可能性があるが、これによりシステムの進化段階にどのような制限が課されるか？

主な発見

• メタノール放出は、流出軸に垂直にわずかな速度勾配を示す領域をトレースしており、回転または非対称的落ち込みの可能性を示唆している。
• 位置-速度図には、ケプラーダイナミクス円盤の特徴的な二重ピーク構造が認められず、大きなケプラーダイナミクス円盤の存在を否定している。
• 中心質量が0.1 M☉のケプラーダイナミクス円盤では、P-V図に二つの明確なピークが現れるが、観測ではそのような構造は観測されなかった。
• 45 AUの半径におけるライン幅（1.65 km/s HWHM）から、その半径内での動的質量は0.1–0.2 M☉であると推定され、低質量原始星と整合的である。
• 発光は、解像されたケプラーダイナミクス円盤よりも、落ち込む運動を示す、もしくはゆっくり回転する包みによって最もよく説明できる。
• 円盤が存在するとしても、45 AU（0.4″）未満のサイズに限られ、L1527-IRSで観測された150–180 AUの円盤よりも小さく、より初期の進化段階にある可能性を示唆している。