[論文レビュー] First results from the CALYPSO IRAM-PdBI survey - III. Monopolar jets driven by a proto-binary system in NGC1333-IRAS2A

C. Codella, A. Maury+5 more|arXiv (Cornell University)|Jan 26, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 42被引用数 26

ひとこと要約

0.8 arcsecの高分解能ALMAに類似したIRAM PdBI観測を用いて、本研究ではNGC1333-IRAS2Aを原始二重星系に分解し、2つの明確に分かれた、固有のモノポラージェットを明らかにした。MM1から発する高速でクラッピーァなブルーシフトジェットと、MM2から発する遅いレッドシフトジェットが観測された。ジェットは高励起SiOおよびSOの放射を介して追跡され、動的時​​間は≤90 yrであり、原始星が100年未満のスケールで短時間にわたる間欠的噴出を繰り返していることを示している。

ABSTRACT

Context: The earliest evolutionary stages of low-mass protostars are characterised by hot and fast jets which remove angular momentum from the circumstellar disk, thus allowing mass accretion onto the central object. However, the launch mechanism is still being debated. Aims: We would like to exploit high-angular (~ 0.8") resolution and high-sensitivity images to investigate the origin of protostellar jets using typical molecular tracers of shocked regions, such as SiO and SO. Methods: We mapped the inner 22" of the NGC1333-IRAS2A protostar in SiO(5-4), SO(65-54), and the continuum emission at 1.4 mm using the IRAM Plateau de Bure interferometer in the framework of the CALYPSO IRAM large program. Results: For the first time, we disentangle the NGC1333-IRAS2A Class 0 object into a proto-binary system revealing two protostars (MM1, MM2) separated by ~ 560 AU, each of them driving their own jet, while past work considered a single protostar with a quadrupolar outflow. We reveal (i) a clumpy, fast (up to |V-VLSR| > 50 km/s), and blueshifted jet emerging from the brightest MM1 source, and (ii) a slower redshifted jet, driven by MM2. Silicon monoxide emission is a powerful tracer of high-excitation (Tkin > 100 K; n(H2) > 10^5 cm-3) jets close to the launching region. At the highest velocities, SO appears to mimic SiO tracing the jets, whereas at velocities close to the systemic one, SO is dominated by extended emission, tracing the cavity opened by the jet. Conclusions: Both jets are intrinsically monopolar, and intermittent in time. The dynamical time of the SiO clumps is < 30-90 yr, indicating that one-sided ejections from protostars can take place on these timescales.

研究の動機と目的

• 高空間分解能干渉計観測データを用いて、NGC1333-IRAS2Aにおける四重極子的噴出の性質を解明すること。
• 原始星の最も初期のクラス0段階におけるジェットの発生機構と運動学的性質を調査すること。
• この系が単一の原始星か二重星系かを特定し、個々のジェットの性質を特徴づけること。
• SiOおよびSOが原始星ジェットにおける高励起衝撃ガスをどのように tracer するかを評価すること。
• ジェット噴出の動的時​​間を制約し、低質量星形成における間欠的質量損失の意味を明らかにすること。

提案手法

• IRAMプラトー・ドゥ・ブール幹渉計（PdBI）を用いて、NGC1333-IRAS2A領域の部分秒角（0.8 arcsec）分解能の干渉計観測を実施した。
• 衝撃ガスおよび原始星核をプローブするため、SiO(5–4)、SO(6–5)、および1.4 mm連続放射の内側22 arcsecをマッピングした。
• H2衝突率を用いたRADEX非局所熱平衡放射輸送コードを用い、線の輝度温度から動径温度およびH2密度を導出した。
• SiOおよびSOの線プロファイルと空間分布を比較し、高スペードの衝撃ガスと低スペードのキャビティ放射を区別した。
• チャンネルマップおよび位置-速度図を分析して、ジェットの形状、速度構造、および動的時​​間を追跡した。
• 速度分解画像処理を適用し、ジェット（高スペード）とキャビティ（近似システム速度）からの発光を分離した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC1333-IRAS2Aの四重極子的噴出は、単一の原始星によって駆動されているのか、それとも二重星系によって駆動されているのか？
• RQ2 各原始星に付随する個々のジェットの運動学的および形状的性質は何か？
• RQ3 SiOおよびSOの発光は、ジェットおよびキャビティ構造のどの部分をどのように tracer しているか？
• RQ4 ジェット噴出の動的時​​間は何か？ そしてそれは間欠的質量損失にどのような意味を持つのか？
• RQ5 SiOおよびSOは、ジェット発生領域付近の高励起衝撃ガスを信頼できる tracer としてどれほど適しているか？

主な発見

• NGC1333-IRAS2A系は、560 AUの距離で分離された2つの原始星（MM1およびMM2）からなる原始二重星系に分解された。
• MM1は高速でクラッピーァなブルーシフトジェットを駆動しており、その速度は|V – V_LSR| ≥ 50 km s⁻¹に達する。一方、MM2は遅いレッドシフトジェットを駆動している。
• SiO(5–4)発光は、ジェット基部における高励起ガス（T_kin ≥ 100 K、n_H2 ≥ 10⁵ cm⁻³）をトレースしており、SiOが衝撃を示す tracer としての役割を裏付けている。
• 高スペードにおけるSO(6–5)発光はSiOと類似した挙動を示し、同じ衝撃ガスをトレースしているが、低スペードのSOは噴出キャビティをトレースしている。
• SiOクラスターの動的時​​間は≤30–90 yrであり、片側ジェットの噴出が短時間、間欠的に行われていることを示している。
• 低スペードSO発光は、拡張したキャビティ構造をトレースしており、MM1が頂点に位置しており、MHDディスク風モデルと整合的である。