[論文レビュー] Minkowski's Footprint revisited. Planetary Nebula formation from a single sudden event?

J. Alcolea, R. Neri+1 more|ArXiv.org|Jan 16, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 15被引用数 25

ひとこと要約

本研究では、13 CO J=2–1線の高分解能干渉観測を用いて、原始惑星雲 M 1–92 の分子ガスが、二重極性のラボスおよび赤道ディスクの両方でハッブル的勾配を示すことを示した。これは、100–120年間しか続かない一時的な加速イベントによって生じたものである。赤道ディスクとラボスの間の運動学的類似性および運動量の過剰は、共通包層を有する連星系における磁気的回転爆発が、全体のネビュラの軸対称性の形成機構であることを支持する。

ABSTRACT

M1-92 can be considered an archetype of bipolar pre-planetary nebulae. It shows a clear axial symmetry, along with the kinematics and momentum excess characteristic of this class of envelopes around post-AGB stars. By taking advantage of the new extended configuration of the IRAM Plateau de Bure interferometer, we wanted to study the morphology and velocity field of the molecular gas better in this nebula, particularly in its central part. We performed sub-arcsecond resolution interferometric observations of the J=2-1 rotational line 13CO M1-92. We found that the equatorial component is a thin flat disk, which expands radially with a velocity proportional to the distance to the center. The kinetic age of this equatorial flow is very similar to that of the two lobes. The small widths and velocity dispersion in the gas forming the lobe walls confirm that the acceleration responsible for the nebular shape could not last more than 100-120 yr. The present kinematics of the molecular gas can be explained as the result of a single brief acceleration event, after which the nebula reached an expansion velocity field with axial symmetry. In view of the similarity to other objects, we speculate on the possibility that the whole nebula was formed as a result of a magneto-rotational explosion in a common-envelope system.

研究の動機と目的

• 原始的二重極性の原始惑星雲である M 1–92 の中心領域における分子ガスの形態および速度場を調査すること。
• 赤道ディスクと二重極性ラボスの運動学的性質が、一時的で短時間のイベントによって生じたものかどうかを特定すること。
• 原始惑星雲における運動量の過剰およびハッブル的勾配の速度法則が、長期間にわたるまたは徐々なプロセスではなく、急激な爆発的メカニズムに起因するのかを検証すること。
• 共通包層を有する連星相互作用が、磁気的回転爆発を引き起こし、ネビュラの形状を形成した可能性を検討すること。

提案手法

• IRAM プレアドゥ・ドゥ・ブール干渉計を用いて、拡張配置で13 CO J=2–1回転線のサブアーキ秒分解能の干渉観測を実施した。
• 新規および既存の観測データを統合することで、空間的およびスペクトル的分解能を高め、速度場の詳細なマッピングを可能にした。
• 対称軸に沿っておよび中心領域で位置-速度図を作成し、ネビュラの運動学的構造を分析した。
• 中心領域、特に赤道ディスクの高精度な速度測定のため、スペクトル分解能を 0.5 km s⁻¹ に設定した。
• 速度勾配および膨張速度プロファイルを測定し、ガスのハッブル的挙動を評価した。
• 赤道ディスクの運動的年齢を計算し、ラボスのそれと比較することで、同時に形成されたかどうかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M 1–92 の赤道ディスクと二重極性ラボスは、長期間にわたるまたは逐次的な噴出ではなく、1回の短時間の加速イベントによって形成されたのだろうか？
• RQ2 ラボスおよび赤道ディスクの両方で観測されたハッブル的勾配の速度法則を引き起こした加速イベントの持続時間はどのくらいか？
• RQ3 ネビュラで観測された運動量の過剰は、放射圧や連続的な質量損失ではなく、1回の爆発的メカニズムによって説明できるのだろうか？
• RQ4 赤道ディスクとラボスの運動学的類似性は、共通の連星系における磁気的回転爆発によって生じた共通の起源と整合的だろうか？
• RQ5 M 1–92 の形成メカニズムは、同様の形態的および運動学的特徴を示す他の原始惑星雲の広範なクラスを代表している可能性があるのだろうか？

主な発見

• M 1–92 の赤道成分は、薄く平らなディスクであり、中心からの距離に比例して径方向に膨張しており、ハッブル的流れと整合的である。
• 赤道ディスクの運動的年齢は 1000–1200 年であり、二重極性ラボスのそれと一致しており、同時に形成されたことを示している。
• ラボスの壁における小さな速度分散および狭いライン幅は、加速段階が 100–120 年未満にしか続かなかったことを示唆している。
• 軸方向および赤道方向の両方で観測されたハッブル的勾配の速度法則は、ネビュラの軸対称性の起源として、1回の短時間の加速イベントを支持する。
• ネビュラ内の運動量の過剰（22 M☉ km s⁻¹）は、放射圧では説明できないため、よりエネルギーの高い爆発的メカニズムを示唆している。
• M 1–92 とη カラーナ星のホムンクルスネビュラとの運動学的および形態的類似性は、共通の連星系における急激な磁気的回転爆発が、ネビュラの形成に寄与した可能性を示唆している。