[論文レビュー] Molecular Outflows from Young Stellar Objects

John Richer, Debra Shepherd+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 8, 1999

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、若い星形成対象（YSOs）からの二極性分子流をレビューし、高質量および低質量の原始星における形状、エネルギー、および速度構造を比較する。全光度クラスにわたりCOの空間的および速度的構造に広く類似性が見られ、共通の駆動機構を示唆しており、流の運動量の堆積率は源の光度に比例する。これは質量噴出率と降着率の比fが質量スペクトル全体で一貫していることを示唆している。

ABSTRACT

We review some aspects of the bipolar molecular outflow phenomenon. In particular, we compare the morphological properties, energetics and velocity structures of outflows from high and low-mass protostars and investigate to what extent a common source model can explain outflows from sources of very different luminosities. Many flow properties, in particular the CO spatial and velocity structure, are broadly similar across the entire luminosity range, although the evidence for jet-entrainment is still less clear cut in massive flows than in low-mass systems. We use the correlation of flow momentum deposition rate with source luminosity to estimate the ratio f of mass ejection to mass accretion rate. From this analysis, it appears that a common driving mechanism could operate across the entire luminosity range. However, we stress that for the high-mass YSOs, the detailed physics of this mechanism and how the ejected wind/jet entrains ambient material remain to be addressed. We also briefly consider the alternative possibility that high-mass outflows can be explained by the recently proposed circulation models, and discuss several shortcomings of those models. Finally, we survey the current evidence on the nature of the shocks driven by YSOs during their pre-main-sequence evolution.

研究の動機と目的

• 高質量および低質量の原始星からの分子流の形状的・エネルギー的・運動的性質を比較すること。
• 若い星形成対象の全光度範囲にわたり、分子流を説明する共通の物理的メカニズムが存在するかどうかを評価すること。
• 運動量堆積率と源の光度を用いて、質量噴出率と質量降着率の比（f）を推定すること。
• 高質量分子流に対して、循環モデルなどの代替モデルの妥当性を評価すること。
• YSOの準主系列段階における衝撃の性質を検討すること。

提案手法

• 高質量および低質量のYSOからの分子流におけるCOの空間的および速度的構造の分析。
• 流の運動量堆積率と源の光度の相関関係を用いて、質量噴出率と降着率の比（f）を推定する。
• 電波およびミリ波・サブミリ波電波望遠鏡からの観測データを用いて、流れの形状および運動学をマッピングする。
• 観測された流れの性質とジェット駆動型流れおよび循環モデルの理論的モデルを比較する。
• 線スペクトルの診断を用いて、衝撃の励起および加熱メカニズムを評価する。
• 質量流量、運動量流量、および運動エネルギーの推定値といった標準的な流れ診断手法を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高質量および低質量の原始星からの分子流の形状的および運動的性質には、どの程度の違いがあるか？
• RQ2 一貫した駆動メカニズムが、YSOの全光度範囲にわたって分子流を説明できるか？
• RQ3 質量噴出率と質量降着率の比fは何か？ そして、光度にどのように依存するか？
• RQ4 循環モデルは、高質量分子流の観測された性質をどの程度うまく説明できるか？
• RQ5 YSOの準主系列段階における衝撃の性質は何か？

主な発見

• YSOの全光度範囲にわたり、COの流れの空間的および速度的構造に広く類似性が見られ、共通の物理的プロセスを示唆している。
• 流れの運動量堆積率と源の光度との強い相関関係は、質量スケールにわたる共通の駆動メカニズムを支持している。
• 高質量および低質量のYSOにおいて、質量噴出率と降着率の比fが一貫しており、噴出効率の普遍的なスケーリングがあることを示唆している。
• 高質量の流れでは、低質量系に比べてジェットの捕捉（エンタインメント）の証拠が明確でないため、ジェット発生または結合効率に差がある可能性がある。
• 高質量流れの循環モデルには顕著な欠陥があり、観測された運動量およびエネルギー予算を再現することが困難である。
• YSOの流れにおける衝撃は、おそらく方向性のあるジェットまたは風によって駆動されており、密度が高く乱流のある流れの物質におけるCシャックとJシャックの励起パターンと整合的である。