[論文レビュー] Kinematics of the Nebular Complex MH9/10/11 Associated with HoIX X-1

P. Abolmasov, А. В. Моисеев|ArXiv.org|Jun 27, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、ULX HoIX X-1の周囲に位置するネビュラ複合体MH9/10/11の運動学的構造をスキャン型ファブリ-ペロー干渉計を用いて分析した。その結果、バブルネビュラMH9/10では非等方的拡張（20–70 km s⁻¹）が観測され、MH11では静止状態に近い低速度分散（≤15 km s⁻¹）が確認された。これは、太陽系の酸素混合比を有する硬いEUV源（発光度 ~10³⁹ erg s⁻¹）による光電離を示しており、ULXと関連するEUV源として、これまでで最も強い証拠を提供している。

ABSTRACT

We report the results of our observations of the nebular complex MH9/10/11, associated with the ULX HoIX X-1, with scanning Fabry-Perot Interferometer. Two regions differing by their kinematics and line ratios may be distinguished, roughly corresponding to the bubble nebula MH9/10 and fainter HII-region MH11. For MH9/10 we find the expansion rate of 20-70km/s that is different for the approaching and receding parts. MH11 is characterised by very low velocity dispersion (less than or about 15km/s) and nearly constant line-of-sight velocities. Properties of MH11 may be explained by photoionization of gas with hydrogen density of about 0.2cm^-3. Luminosity required for that should be of the order of 10^39erg/s. Similar power source is required to explain the expansion rate of MH9/10. Modelling results also indicate that oxygen abundance in MH11 is about solar.

研究の動機と目的

• ULX HoIX X-1に関連するネビュラ複合体MH9/10/11の運動学的構造と電離機構を調査すること。
• 特にMH11において、衝撃波と光電離のどちらが主要な励起機構であるかを特定すること。
• スペクトル線プロファイルを用いて、MH11内の密度、電離源の発光度、金属量などの物理的条件を制約すること。
• 拡張するシェルMH9/10の力学的年齢と機械的発光度を評価すること。
• ULXネビュラの形状形成に寄与する放射力と運動量駆動力の相対的寄与を評価すること。

提案手法

• 高スペクトル分解能（30–35 km s⁻¹）の[O iii] λ5007および[S ii] λ6717発光線を、スキャン型ファブリ-ペロー干渉計を用いて取得した。
• データ還元には、固定された機器関数幅（30–34 km s⁻¹）を用いたボイティングプロファイルフィッティングを採用し、視線方向のドップラー速度と速度分散を測定した。
• X線源を通過する位置角131°のスリットに沿って、空間的に分解された線幅パラメータを抽出し、速度勾配をマッピングした。
• 観測された[O iii]/Hβ線幅比、Hβ発光度（~3×10³⁶ erg s⁻¹）、およびサイズ（~200 pc）を用いて、MH11の光電離モデルを適用し、電離源の性質を推定した。
• MH9/10の有効な衝撃前密度は、運動学的拡張速度と力学的年齢の計算から推定された。
• EUV源がMH11を電離するのに必要な条件を満たすために、T ~ (1–2)×10⁵ Kの黒体スペクトルと同様に、同様の発光度（~10³⁹ erg s⁻¹）を持つモデルを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ネビュラ複合体MH9/10/11の運動学的構造は何か？ また、バブルネビュラMH9/10とより明るさが低いHII領域MH11との間にはどのような相違があるか？
• RQ2 MH11の電離は衝撃波由来か、光電離由来か？ もし光電離である場合、そのために必要な物理的条件は何か？
• RQ3 拡張するシェルMH9/10の機械的発光度と力学的年齢は何か？ また、HoIX X-1のX線発光度と比較するとどうなるか？
• RQ4 観測された線幅比を説明するには、MH11で必要な電離源の発光度とスペクトル温度はどの程度か？
• RQ5 MH11における酸素混合比は何か？ また、これは電離メカニズムの解釈にどのように影響を与えるか？

主な発見

• MH9/10の拡張速度は、システム的径速度（60 km s⁻¹）を基準として、-23 km s⁻¹（接近）から+71 km s⁻¹（後退）まで変化しており、非等方的拡張を示している。
• MH9/10の力学的年齢は約0.7 Myrと推定され、関連する星団の年齢と整合的である。
• MH9/10を駆動するに必要な機械的発光度は約3×10³⁹ erg s⁻¹であり、HoIX X-1のX線発光度と同等である。
• MH11は非常に低い速度分散（≤15 km s⁻¹）とほぼ一定の視線方向速度を示しており、衝撃電離とは整合しない。
• 観測された[O iii]/Hβ比（~10）、Hβ発光度（~3×10³⁶ erg s⁻¹）、およびサイズ（~200 pc）は、低密度ガス（nH ~ 0.2 cm⁻³）が硬いEUV源によって光電離されていることによって最もよく説明される。
• MH11を電離するに必要なEUV源は、発光度が約1–3×10³⁹ erg s⁻¹、黒体温度が約1–2×10⁵ Kであり、太陽系の酸素混合比がデータとの一致を最も良く示している。