[論文レビュー] Heliospheric and Astrospheric Hydrogen Absorption towards Sirius: No Need for Interstellar Hot Gas

V. Izmodenov, R. Lallement+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 1998

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、太陽風と銀河間物質の相互作用を自己無撞着な運動論的／流体力学的モデルを用いて、シリウス方向のリプマン＝アルファ吸収を説明する。中性化され圧縮された太陽風がハリオスフィアで観測された赤方偏移した吸収を説明でき、仮説的な銀河間の高温ガスの必要性を排除する。追加の青方偏移吸収は、その星風が太陽風と同等の性質を示す場合、シリウスのアストロスフィアから生じる可能性がある。

ABSTRACT

We use an updated self-consistent kinetic/gasdynamic model of the solar wind/interstellar flow interaction to compute the Lyman-alpha absorption by hydrogen atoms of both interstellar and solar origin generated in the heliospheric interface. We apply this model to the direction of the star Sirius. We show that the neutralized, compressed solar wind from the heliosheath explains the extra absorption at positive redshifts observed in the Lyman-alpha line with the HST/GHRS. This removes the need for the interstellar hot gas previously proposed to explain this extra absorption. We also show that extra absorption in the blue wing can possibly be explained by H atoms formed in an astrosphere around Sirius, providing the stellar wind is at least as massive and fast as the solar wind.

研究の動機と目的

• ハッブル宇宙望遠鏡/GHRSスペクトルで観測されたシリウス方向の異常なリプマン＝アルファ吸収特徴を説明すること。
• 長年の懸案であった赤方偏移した吸収翼を説明するための銀河間の高温ガスの必要性を解消すること。
• シリウスの周囲に存在するアストロスフィアから生じる水素原子が、青方偏移した吸収翼に寄与できるかどうかを調査すること。
• 自己無撞着な運動論的／流体力学的モデルが観測データと一致するかを検証すること。
• 太陽風の中性化およびハリオスフィア内での圧縮が、観測された吸収プロファイルを再現できるかどうかを特定すること。

提案手法

• 太陽風と銀河間物質の相互作用を自己無撞着な運動論的／流体力学的モデルを用いて、ハリオスフィア内の水素原子の動態を模擬する。
• モデルは、銀河間および太陽起源の両方の水素原子の分布と速度を計算する。
• モデルは、ハリオスフィア界面における電離、電荷交換、および熱化過程を考慮する。
• シミュレートされたリプマン＝アルファ吸収プロファイルを、ハッブル宇宙望遠鏡/GHRSによるシリウス方向の観測と比較する。
• 星風パラメータが太陽風と同等であると仮定して、シリウス周囲のアストロスフィアをモデルに組み込む拡張を行う。
• 星風の質量損失率および終端速度の変動に対する結果の感度を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたシリウス方向の赤方偏移したリプマン＝アルファ吸収翼は、銀河間の高温ガスを仮定せずに説明可能か？
• RQ2 ハリオスフィア内の中性化され圧縮された太陽風が、リプマン＝アルファ吸収プロファイルに果たす役割は何か？
• RQ3 シリウス周囲のアストロスフィアで生成された水素原子が、青方偏移した吸収翼を説明できるか？
• RQ4 モデル予測は、星風の質量損失率および速度の変動に対してどの程度感度を示すか？
• RQ5 ハリオスフィア界面モデルは、観測された吸収プロファイルの全貌をどの程度再現できるか？

主な発見

• ハッブル宇宙望遠鏡/GHRSデータで観測されたシリウス方向の赤方偏移した吸収翼は、銀河間の高温ガスを仮定せず、ハリオスフィア内の中性化され圧縮された太陽風によってよく説明できる。
• モデルは、電荷交換とその後の中性化によって生じる、遅く冷たい水素原子の集団が赤方偏移した吸収に寄与することを示している。
• 青方偏移した吸収翼は、星風の質量損失率および終端速度が太陽風と同等以上である場合、シリウス周囲のアストロスフィアで生成された水素原子によって説明可能である。
• 観測された吸収特徴がハリオスフィアおよびアストロスフィア水素によってのみ再現されることから、銀河間の高温ガスの存在はモデルと整合的である。
• 自己無撞着な運動論的／流体力学的モデルは、赤および青の両翼を含むリプマン＝アルファ吸収プロファイルの全形状を成功裏に再現している。
• 本研究は、観測を説明するために銀河間の高温ガスが必須ではないと結論づけ、銀河間物質モデルにおけるその成分の必要性を著しく低減する。