[論文レビュー] HST Observations of the Wolf-Rayet Nebula NGC 6888

B. D. Moore, J. J. Hester+1 more|Mar 3, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 23

ひとこと要約

Hubble Space Telescope WFPC2の狭帯域画像を用いたNGC 6888の観測により、Wolf-Rayet星の星雲における塊状のイオン化構造が解明され、星風平衡と整合しない高い内部圧力を示唆する結果が得られ、最近の圧力変化および赤超巨星（RSG）殻からの熱的蒸発の証拠が得られ、従来の星雲分光法の仮定に疑問を呈し、WR星の星雲における三風進化モデルが見直された。

ABSTRACT

We present Hubble Space Telescope WFPC2 images of a portion of the bright northeast rim of NGC 6888, the nebular shell physically associated with the Wolf-Rayet star HD 192163. The exposures are taken in the light of Halpha 6563, [O III] 5007, and [S II] 6717,6731. The images are used to constrain models of the ionization structure of nebular features. From these models we infer physical conditions within features, and estimate elemental abundances within the nebula. The results of our analysis, together with the degree of small scale inhomogeneity apparent in the images, call into question the assumptions underlying traditional methodologies for interpretation of nebular spectroscopy. The thermal pressure of photoionized clumps is higher than the inferred internal pressure of the shocked stellar wind, implying that the current physical conditions have changed significantly over less than a few thousand years. These results are discussed within the context of published three-wind evolutionary scenarios for the formation of the nebula. We also discuss the nature of a back-illuminated radiative shock driven into the cavity surrounding NGC 6888.

研究の動機と目的

• 高分解能のハッブル宇宙望遠鏡画像を用いて、Wolf-Rayet星の星雲NGC 6888の塊状シェル内のイオン化構造および物理的状態を調査すること。
• 星雲形態における小スケールの不均一性を分析することで、従来の星雲分光法手法の妥当性を検証すること。
• 観測されたイオン化構造を三風進化モデル（主系列星、赤超巨星、Wolf-Rayet星段階）と比較することにより、NGC 6888の進化歴を制約すること。
• RSG殻からの熱的蒸発が、観測されたシェル質量とモデル化された質量の差異を説明する役割を果たすかどうかを評価すること。
• NGC 6888を取り囲む空洞におけるバックライティング放射衝撃の力学的挙動、特に[O III]およびHα線での可視性を評価すること。

提案手法

• Hα、[O III] λ5007、[S II] λλ6717,6731フィルターを用いて、1フィルターあたり合計2,200秒の露出で、深さのある狭帯域Hubble Space Telescope WFPC2画像を取得した。
• 宇宙線除去とアストロメトリックなアライメントを用いて複数露光を合成し、高ダイナミックレンジで低ノイズのモザイク画像を生成した。
• 偽カラー合成画像およびグレースケール画像を作成し、イオン化構造および発光線比の空間的変動を可視化した。
• 個々のクラスターの表面輝度プロファイルを分析してイオン化構造を推定し、イオン化光子出力の推定値（log Q₀ > 49.2）を得た。
• 発光線比を用いて元素組成（特に窒素、酸素、硫黄）を導出し、モデル予測と比較した。
• 衝撃を受けた星風と星雲シェル間の圧力平衡を評価し、非平衡状態から最近の圧力変化を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6888の北東縁部に位置するクラスターのイオン化構造は何か？ また、完全にイオン化されたモデルとはどのように逸脱しているか？
• RQ2 星雲クラスター内での観測された物理的状態（特に熱的圧力）は、衝撃を受けた星風の推定圧力と比べてどうか？
• RQ3 星雲シェルの内部圧力に最近の変化が見られる証拠は何か？ これは、最後の動的イベントのスケールにどのような含意を持つのか？
• RQ4 RSG殻からの熱的蒸発は、観測されたシェル質量と全RSG質量損失との差異をどの程度説明できるか？
• RQ5 吹き抜きや[O III]皮膜といった観測された形態的特徴は、NGC 6888の三風進化シナリオをどの程度制限するか？

主な発見

• NGC 6888の光電離クラスターの熱的圧力は、衝撃を受けた星風の推定内部圧力を上回っており、最近顕著な圧力低下が起きたことを示唆している。
• クラスターの観測されたイオン化構造は、中心のイオン化源出力が log Q₀ > 49.2 であることを示しており、HD 192163に似たWN6星と整合的である。
• 星雲内の酸素含有量は [O] = 7.8 と著しく枯渇しており、以前の報告よりも顕著で、処理の強化または質量損失の増加を示唆している。
• クラスター網の周囲に明確な[O III]皮膜が存在することは、空洞内へ向かって駆動されるバックライティング放射衝撃が存在することを示しており、外部物質密度は 0.1 cm⁻³ よりも高い。
• 可視シェルの全質量は、予想されるRSG質量損失のおよそ1/4にとどまっていることから、主系列星バブル内へのRSG殻からの顕著な熱的蒸発が生じていると推定される。
• 吹き抜き特徴の縁は2,000年未満の間に1.3 pc以上膨張しており、速度は600 km s⁻¹ よりも速い必要があることから、急激な圧力低下と最近の動的変化を示している。