[論文レビュー] Planetary Nebulae with UVIT II: Revelations from FUV vision of Butterfly Nebula NGC 6302

N. Kameswara Rao, Orsola De Marco+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 48被引用数 4

ひとこと要約

ASTROSAT搭載のUVITを用いて、本研究ではバタフライ星雲NGC 6302に、光学および近紫外波長では検出されなかった拡張した準紫外（FUV）リブと直交するジェット状構造が明らかにされた。FUVリブは113°の方位角に沿って延び、5弧分に達しており、これは蛍光H₂放射に起因する可能性が高く、約2200年前に発生した光学的双極性噴出の前段階を示す、より初期の別個の噴出段階を表している可能性がある。

ABSTRACT

The high excitation planetary nebula, NGC 6302, has been imaged in two far-ultraviolet (FUV) filters, F169M (Sapphire; λ$_{ m eff}$: 1608 Å) and F172M (Silica; λ$_{ m eff}$: 1717 Å) and two NUV filters, N219M (B15; λ$_{ m eff}$: 2196 Å) and N279N (N2; λ$_{ m eff}$: 2792 Å) with the Ultra Violet Imaging Telescope (UVIT). The FUV F169M image shows faint emission lobes that extend to about 5 arcmin on either side of the central source. Faint orthogonal collimated jet-like structures are present on either side of the FUV lobes through the central source. These structures are not present in the two NUV filters nor in the FUV F172M filter. Optical and IR images of NGC 6302 show bright emission bipolar lobes in the east-west direction with a massive torus of molecular gas and dust seen as a dark lane in the north-south direction. The FUV lobes are much more extended and oriented at a position angle of 113°. They and the jet-like structures might be remnants of an earlier evolutionary phase, prior to the dramatic explosive event that triggered the Hubble type bipolar flows approximately 2200 years ago. The source of the FUV lobe and jet emission is not known, but is likely due to fluorescent emission from H$_2$ molecules. The cause of the difference in orientation of optical and FUV lobes is not clear and, we speculate, could be related to two binary interactions.

研究の動機と目的

• ASTROSAT搭載のUVITを用いて、惑星星雲NGC 6302の準紫外（FUV）形状を調査すること。
• 既知の光学的および近紫外特徴を超えて、拡張リブやコリメートされたジェットなど、以前に検出されていなかったFUV構造を特定・特徴付けること。
• FUV放射の起源を特定すること、特にそれが蛍光H₂分子由来であるか、他のメカニズム由来であるかを特定すること。
• NGC 6302の進化歴を調査すること、特に二重星相互作用が複雑な多相性を持つ星雲構造を形成する上で果たす役割を検討すること。
• このようなFUV構造が若い惑星星雲に一般的であるかどうかを評価し、初期の質量噴出段階を解明する手がかりを明らかにすること。

提案手法

• ASTROSAT衛星搭載の超紫外イメージング望遠鏡（UVIT）を用いて、4つのUVフィルタ（F169M：1608 Å、F172M：1717 Å、N219M：2196 Å、N279N：2792 Å）を用いて、NGC 6302の深紫外画像を取得した。
• FUV画像（F169MおよびF172M）を近紫外（NUV）および光学データと比較することで、拡張リブやジェット状構造など、FUV特有の特徴を分離した。
• 既知の光学的双極性リブおよび暗黒の赤道トーラスに対する、FUV構造の空間的方位および広がりを分析した。
• FUV放射のメカニズムを評価するため、1608 Å未満の波長で既知の蛍光H₂放射線とFUVの放射度を比較した。
• 先行研究（例：HST、MIRI、電波）の運動学的および光度的データを用いて、FUV構造が星雲の力学的歴史の中でどのように位置づけられるかを検討した。
• 二重星駆動の進化モデルを提案し、2つの別個の噴出イベントを含むものとした：1つは約5000年前（トーラスおよびFUVリブの形成）、もう1つは約2200年前（光学的ハッブル型リブの生成）。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学的および近紫外波長では検出されないが、NGC 6302で新たに露出されたFUV構造は何か？
• RQ2 拡張リブおよび直交するジェット状特徴におけるFUV放射の物理的起源は何か？
• RQ3 FUVリブと光学的リブの方位がどのように異なっているか、そしてこれは星雲形成メカニズムに何を示唆するか？
• RQ4 FUV構造は蛍光H₂放射によって説明可能か？ これは星雲内に隠れた質量を示唆するか？
• RQ5 2つの直交する、別個の噴出段階が、二重星相互作用のシナリオと整合的か？

主な発見

• UVITは、F169Mフィルタ（1608 Å）で、中心源から5弧分まで延びる微弱で拡張したFUVリブを検出した。リブの位置角は113°に沿っていた。
• F169Mフィルタでは中心源を通過する直交するジェット状構造が観測されたが、F172M、N219M、N279Nフィルタでは観測されず、これは狭帯域のスペクトル的起源を示唆している。
• FUVリブは、東西方向に配置され、暗黒の赤道トーラスに囲まれた光学的双極性リブよりもはるかに広がっている。
• FUV放射は、1608 Å未満の既知の原子線がFUV放射度を説明できないことから、H₂分子の蛍光励起に起因する可能性が最も高い。
• FUV構造は、いかなる光学的または近紫外データでも検出されないため、中心星からの別個の、より初期の噴出段階を示しており、約2200年前に発生した光学的ハッブル型噴出の前段階である可能性がある。
• 直交する2つの多相性の噴出イベント（おそらく二重星系由来）が、複雑な形状を説明でき、FUVリブおよびジェットは2200年前以前の噴出段階に起因している可能性がある。