[論文レビュー] O/H in the Local Bubble

Cristina Oliveira, J. Dupuis+2 more|CERN Bulletin|Feb 15, 2005

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、FUSEおよびハッブル宇宙望遠鏡からの遠紫外分光測定を用いて、局所バブル内の酸素対水素（O/H）比を測定し、4つの視線方向で一貫したO/H比（3.45 ± 0.19） × 10⁻⁴を確認した。この結果は、局所バブル外部で測定されたO/H比と同一であり、低密度恒星間環境における気体相酸素濃度に顕著な変化がないことを示し、局所バブル内では酸素の約25％がダスト粒子に吸着されていると示唆する。

ABSTRACT

We present new measurements of the oxygen gas-phase abundance along four sightlines probing gas inside the Local Bubble, using data obtained with the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) and the Hubble Space Telecope (HST). Combining these with seven previously published N(O I) and N(H I) measurements we determine a mean O/H ratio for the Local Bubble, (O/H) = (3.45 +/- 0.19)x10^(-4) (1 sigma in the mean). Our result is virtually identical to O/H = (3.43 +/- 0.15)x10^(-4) derived from data for sightlines probing gas well outside the Local Bubble. In contrast to the D/O and D/H ratios, which seem to have different values beyond the Local Bubble, our results show that the O/H ratio is constant and single-valued both inside and outside the Local Bubble, for low density sightlines, with column densities up to log N (H) ~ 21. In addition, the similarity of the two values above suggests that the net effect of the uncertain O I f-values in the FUSE bandpass is not significant. Taking into account the latest determinations of the Solar abundance of oxygen, our result implies that ~25% of the oxygen in the Local Bubble is depleted onto dust grains. The similarity of the value for O/H along low average density sightlines in the Local Bubble with that of denser sightlines beyond may permit a limit on the diluting effects of infalling low metallicity gas.

研究の動機と目的

• 高分解能遠紫外分光法を用いて、局所バブル内の気体相酸素対水素（O/H）比を特定すること。
• 局所バブルと周囲の恒星間物質との間でO/H比に差があるかどうかを評価すること、特に低密度環境において。
• FUSE帯域内の酸素線の遷移確率（f値）の不確実性がO/H推定値に与える影響を評価すること。
• 得られたO/H比と更新された太陽系酸素分画比を用いて、局所バブル内でのダスト粒子への酸素吸着割合を推定すること。
• 内部測定値と外部測定値を比較することで、低金属量ガスの降着が観測されたO/H比に与える影響を制限すること。

提案手法

• FUSEおよびハッブル宇宙望遠鏡（HST）のSTIS観測を用いて、局所バブル内を通る4つの視線方向において、中性酸素（O I）および中性水素（H I）の吸収断面密度を測定した。
• O Iの吸収断面密度は、3つの独立した手法（仮想光学厚さ法：AOD、成長曲線法：COG、プロファイルフィッティング法：PF）を用いて算出し、整合性と不確実性に基づいて最終値を選定した。
• O/H比は、O IとH Iの吸収断面密度の対数比として計算され、個々の測定値からの不確実性が誤差伝搬された。
• 本研究では、新たに得られたFUSEデータに加え、既に発表済みの7件のO IおよびH I測定値を統合し、局所バブルの平均O/H比を算出した。
• FUSE帯域内のf値の不確実性がもたらす潜在的系統的誤差を評価するため、外部測定値と比較した。
• 太陽系酸素分画比を最新のものに更新し、局所バブル内でのダスト粒子への酸素吸着割合を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所バブル内のO/H比は、周囲の恒星間物質で測定されたものと顕著に異なるか？
• RQ2 異なるパス長および密度を持つ複数の視線方向において、局所バブル内でのO/H比に変動はあるか？
• RQ3 FUSE帯域におけるO Iの遷移確率（f値）の不確実性が、導出されたO/H比にどの程度の影響を与えるか？
• RQ4 測定された気体相O/H比と更新された太陽系分画比を踏まえた場合、局所バブル内での酸素の何パーセントがダスト粒子に吸着されていると推定できるか？
• RQ5 局所バブル内部と外部でのO/H比の類似性は、低金属量ガスの降着が恒星間物質に与える希釈効果を制限できるか？

主な発見

• 局所バブル内の平均O/H比は（3.45 ± 0.19） × 10⁻⁴であり、4件の新規FUSEおよびHST STIS視線方向の測定値に加え、7件の先行測定値を統合して得られた。
• この値は、周囲の恒星間物質で測定された（3.43 ± 0.15） × 10⁻⁴と統計的に区別できないため、気体相酸素濃度に顕著な差がないことを示している。
• 局所バブル内と外の低密度視線方向でO/H比が一定であることは、FUSE帯域のf値に関する系統的不確実性が結果に顕著に影響しないことを示唆している。
• 最新の太陽系酸素分画比を用いた結果、局所バブル内では酸素の約25％がダスト粒子に吸着されていると推定された。
• 局所バブル内部と外部のO/H比が類似していることは、低金属量ガスの降着が観測された酸素濃度に及ぼすネット効果が最小限であることを示しており、このような希釈効果に上限を設けるものである。
• H I吸収断面密度がlog N(H) ≈ 21に達するまでの視線方向でO/H比が一定であることは、低密度恒星間物質における酸素濃度の安定性を支持する。