[論文レビュー] Hier ist wahrhaftig ein Loch im Himmel - The NGC 1999 dark globule is not a globule

Thomas Stanke, Amelia M. Stutz+23 more|Max Planck Institute for Plasma Physics|May 12, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、NGC 1999の暗黒領域を、星が存在しない凝縮したガス塊（globule）ではなく、V 380 Ori系の原始星ジェットによって形成されたネビュラ内の空洞（cavity）として再定義している。遠赤外線のHerschelマップでは、ガス塊の質量と整合しない放射度の低下が観測された。一方、準ミリ波長および近赤外線データからは、放射が検出されず、背景の星が低減光で検出されており、この特徴が雲ではなく空洞であることを確認している。

ABSTRACT

The NGC 1999 reflection nebula features a dark patch with a size of ~10,000 AU, which has been interpreted as a small, dense foreground globule and possible site of imminent star formation. We present Herschel PACS far-infrared 70 and 160mum maps, which reveal a flux deficit at the location of the globule. We estimate the globule mass needed to produce such an absorption feature to be a few tenths to a few Msun. Inspired by this Herschel observation, we obtained APEX LABOCA and SABOCA submillimeter continuum maps, and Magellan PANIC near-infrared images of the region. We do not detect a submillimer source at the location of the Herschel flux decrement; furthermore our observations place an upper limit on the mass of the globule of ~2.4x10^-2 Msun. Indeed, the submillimeter maps appear to show a flux depression as well. Furthermore, the near-infrared images detect faint background stars that are less affected by extinction inside the dark patch than in its surroundings. We suggest that the dark patch is in fact a hole or cavity in the material producing the NGC 1999 reflection nebula, excavated by protostellar jets from the V 380 Ori multiple system.

研究の動機と目的

• NGC 1999の暗黒領域の性質を再評価し、長年にわたり星のないガス塊と解釈されてきたものである。
• 70および160 µmでの観測された遠赤外線放射度の低下が、前方に存在する吸収雲によるものか、それとも空洞によるものかを調査する。
• 多波長観測を用いて、暗黒領域の質量および減光特性を制約する。
• 暗黒領域の形状の起源と、周辺の既知の噴出流との関係を特定する。

提案手法

• 遠赤外線の光度測定をHerschel PACSを用いて70および160 µmで実施し、暗黒領域の位置における放射度欠損をマッピングした。
• APEX LABOCA（350 µm）およびSABOCA（870 µm）を用いて準ミリ波長の連続スペクトルマップを取得し、ガス塊からの冷たいチリ放射を検出する。
• Magellan PANICを用いた近赤外線画像観測により、背景星を検出し、暗黒領域を通過する減光を測定した。
• HSTおよびDSSの光学画像を分析し、波長に依存する形状的特徴を比較した。
• 背景星の$H-K_{\text{s}}$色を用いて視覚的減光を推定し、暗黒領域内と周囲の領域との間で光学的厚さの違いを推察した。
• チリの光学厚さと温度の仮定（例：10 K）に基づき、質量推定値と放射度低下の測定値を組み合わせ、ガス塊の質量の一貫性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 1999の暗黒領域は、密度が高く星が存在しないガス塊か、それとも周囲のネビュラ内の空洞か？
• RQ2 観測された70および160 µmの放射度低下を生じさせるために必要な質量はどれくらいで、それはガス塊の性質と整合するか？
• RQ3 350および870 µmでの準ミリ波長放射の欠如は、顕著な冷たいチリ質量が存在しないことを支持するか？
• RQ4 近赤外線画像で検出された背景星は、暗黒領域内では周囲の領域よりも減光が小さいか？
• RQ5 V 380 Ori系の原始星ジェットが空洞を形成した可能性はあるか？

主な発見

• Herschel PACSの70および160 µmマップは、暗黒領域の位置で放射度の低下を示しており、顕著な遮蔽特徴であることを示している。
• 160 µmの放射度低下を説明するのに必要な質量は2.5 M☉と推定され、SABOCA 870 µm観測から得られた0.024 M☉の上限値とは著しく乖離している。
• 暗黒領域の位置では準ミリ波長放射が検出されず、10 Kのチリ温度を仮定した場合、3σの上限は2.4 × 10⁻² M☉であった。
• 近赤外線PANIC画像では、暗黒領域内に5つの背景星が検出され、$H-K_{\text{s}}$色から平均減光$A_V \sim 10$が推定された。これは、領域外の$A_V \sim 12$よりもわずかに小さい。
• 暗黒領域内での減光が低いため、これは密度が高く不透明なガス塊ではなく、質量密度が低い領域であると示唆している。
• H$_2$狭帯域画像では、空洞と一致する方向に、やや明るい拡張したバッシュ・ショックが観測され、V 380 Oriからの偏向された噴出流がこの構造を形成した可能性を示唆している。