[論文レビュー] Near-infrared diffuse interstellar bands in APOGEE telluric standard star spectra: weak bands and comparisons with optical counterparts

M. Elyajouri, R. Lallement+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 71被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、高分解能NARVALおよびSOPHIEの光学データを用いたクロスアイデンティフィケーションにより、APOGEEの地上標準星スペクトルからの近赤外拡散星間バンド（DIBs）λ15617、15653、15673 Åのカタログを提示する。この研究では、これらの弱いDIBsの正確な静止波長および固有幅を初めて決定し、追加の候補を確認した。また、λ15273 DIBのキャリアが遮蔽のない星間雲に多く存在し、光電離放射線に対してλ5780バンドよりも強く反応することが明らかになった。

ABSTRACT

Information on the existence and properties of diffuse interstellar bands (DIBs) outside the optical domain is still limited. Additional infra-red (IR) measurements and IR-optical correlative studies are needed to constrain DIB carriers and locate various absorbers in 3D maps of the interstellar matter. We extended our study of H-band DIBs in Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) Telluric Standard Star (TSS) spectra. We used the strong 15273A band to select the most and least absorbed targets. We used individual spectra of the former subsample to extract weaker DIBs, and we searched the two stacked series for differences that could indicate additional bands. High-resolution NARVAL and SOPHIE optical spectra for a subsample of 55 TSS targets were additionally recorded for NIR/optical correlative studies. From the TSS spectra we extract a catalog of measurements of the poorly studied 15617, 15653, and 15673A DIBs in about 300 sightlines, we obtain a first accurate determination of their rest wavelength and constrained their intrinsic width and shape. In addition, we studied the relationship between these weak bands and the strong 15273A DIB. We provide a first or second confirmation of several other weak DIBs that have been proposed based on different instruments, and we add new constraints on their widths and locations. We finally propose two new DIB candidates. We compared the strength of the 15273A absorptions with their optical counterparts 5780, 5797, 6196, 6283, and 6614A. Using the 5797-5780 ratio as a tracer of shielding against the radiation field, we showed that the 15273A DIB carrier is significantly more abundant in unshielded (sigma-type) clouds, and it responds even more strongly than the 5780A band carrier to the local ionizing field.

研究の動機と目的

• APOGEEの地上標準星スペクトルにおけるHバンドDIBsの研究を拡張し、弱く、あまり研究されていない拡散星間バンドに焦点を当てる。
• 弱いDIBsであるλ15617、15653、15673 Åの正確な静止波長、固有幅、およびプロファイルを決定する。
• スタックされたおよび個別のスペクトルを用いて、強力なλ15273 DIBと弱いDIBsとの関係を調査する。
• 高分解能NARVALおよびSOPHIEデータを用いた近赤外-光学相関研究により、既知のDIB候補の確認または新規DIBの同定を行う。
• λ5797/λ5780比を遮蔽された星間放射場のトレーサーとして用い、DIBキャリアの放射場への依存関係を評価する。

提案手法

• λ15273 DIBが強いAPOGEEの地上標準星を選別し、最も吸収が強く、最も弱い視線を特定する。
• 高吸収標本の個別スペクトルを用いて、λ15617、15653、15673 Åにおける弱いDIBsを抽出する。
• 高吸収および低吸収サブサンプルのスペクトルをスタックし、追加のDIBsを示す微細な差を検出する。
• 55件の標本に対してNARVALおよびSOPHIEを用いて高分解能光学スペクトルを取得し、既知の光学DIBsとのクロスアイデンティフィケーションを可能にする。
• スペクトルフィッティングおよびプロファイル解析を実施し、DIBsの静止波長、等価幅、および固有FWHMを決定する。
• λ5797/λ5780光学DIB比を放射場遮蔽のトレーサーとして用い、近赤外DIB λ15273の強度と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弱い近赤外DIBsであるλ15617、15653、15673 Åの静止波長および固有幅は何か？
• RQ2 λ15617、15653、15673 DIBsの強度は、同じ視線内での強力なλ15273 DIBとどのように相関しているか？
• RQ3 複数の機器を用いた比較によって確認された弱いDIBsはどれであり、その改良されたパラメータは何か？
• RQ4 スタックスペクトルおよび光学データとのクロスアイデンティフィケーションにより、近赤外に新たなDIB候補が特定できるか？
• RQ5 λ5797/λ5780比を用いて放射場をトレースした場合、λ15273 DIBキャリアの濃度はどのように変化するか？

主な発見

• 本研究では、弱いDIB（λ15617 Å）の静止波長および固有幅を初めて正確に決定した。全波幅半値（FWHM）は2.2 Åであった。
• λ15653 ÅのDIBは、静止波長15653.0 Å、固有FWHM 2.4 Åで確認された。
• λ15673 ÅのDIBは、静止波長15673.1 Å、固有FWHM 2.4 Åで確認された。
• λ15273 DIBは、光電離放射線に対してλ5780光学バンドよりも強く反応し、そのキャリアが放射線に対してより高い感受性を示していることが示された。
• λ5797/λ5780比が低い視線において、λ15273 DIBキャリアが遮蔽のない（シグマ型）星間雲に顕著に多く存在することが示され、その強度が高かった。
• スタックスペクトルおよび光学特徴とのクロスアイデンティフィケーションに基づき、λ15645 Åおよびλ15700 Åに2つの新しいDIB候補が提案された。