[論文レビュー] Results from DROXO. II. - [Ne II] and X-ray emission from Rho Ophiuchi young stellar objects

E. Flaccomio, B. Stelzer+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 54被引用数 16

ひとこと要約

本研究は、スピッツァーIRSおよびXMM-ニュートンX線データを用いて、ラーマ・オphiuchi星形成領域の28個の若い原始星（YSO）における[Ne II]および[Ne III]線発光を調査した。[Ne II]の線発光度は、X線照射ディスクモデルの予測よりも1–3デシベル高いことが判明し、X線発光度とは相関がなかった。これは、クラスIのYSOにおいて、降着駆動のUV放射や流れが線発光に重要な役割を果たす可能性を示唆している。

ABSTRACT

The infrared [Ne II] and [Ne III] fine structure lines at 12.81um and 15.55um are predicted to trace the circumstellar disk gas subject to X-ray heating and ionization. We investigate the origin of these lines by comparing observations with models of X-ray irradiated disks and by searching for empirical correlations between the line luminosities and stellar and circumstellar parameters. We measure neon line fluxes and X-ray luminosities for 28 young stellar objects in the Rho Ophiuchi star formation region for which good quality infrared spectra and X-ray data have been obtained, the former with the Spitzer IRS and the latter with the Deep Rho Ophiuchi XMM-Newton Observation. We detect the [Ne II] and the [Ne III] lines in 10 and 1 cases, respectively. Line luminosities show no correlation with X-ray emission. The luminosity of the [Ne II] line for one star, and that of both the [Ne II] and [Ne III] lines for a second star, match the predictions of published models of X-ray irradiated disks; for the remaining 8 objects the [Ne II] emission is 1-3 dex higher than predicted on the basis of their L_X. Class I objects show significantly stronger [Ne II] lines than Class II and Class III ones. A correlation is moreover found between the [Ne II] line emission and the disk mass accretion rates. This might point toward a role of accretion-generated UV emission in the generation of the line or to other mechanisms related to mass inflows from circumstellar disks and envelopes and/or to the associated mass outflows (winds and jets). We conclude that the X-ray luminosity is not the only parameter that determines the [Ne II] emission. Explaining the strong [Ne II] emission of Class I objects likely requires the inclusion in the models of additional physical components such as the envelope, inflows, and outflows.

研究の動機と目的

• 若い原始星における原始星周囲ディスクのX線照射が[Ne II]（12.81 μm）および[Ne III]（15.55 μm）の微細構造線を示すかどうかを検証すること。
• X線発光度が[Ne II]線発光を支配しているかどうかを確認し、他の星および原始星周囲パラメータが関与するかどうかを特定すること。
• クラスI、II、IIIのYSOにおける降着、ディスク質量、包層からの流れが[Ne II]線発光に与える影響を調査すること。
• 理論的X線照射ディスクモデルの妥当性を、良好に特徴付けられたYSOサンプルの観測線発光度と比較することで評価すること。

提案手法

• スペクトル品質が良好な28個のYSOを、ラーマ・オphiuchi星形成領域から選定し、スパッツァーIRS赤外スペクトルおよびXMM-ニュートンX線データを用いた。
• [Ne II]および[Ne III]線の線幅を測定し、吸収補正済み発光度を計算した。非検出の場合は上限値も含めた。
• 観測線発光度を、X線照射ディスクモデル（例：MGN 08、GH 08）の理論的予測と比較した。
• 光学からミリ波長にわたるスペクトルエネルギー分布（SED）を、星／ディスク／包層モデルでフィットさせ、星および原始星周囲パラメータを導出した。
• [Ne II]発光度とX線発光度、ディスク降着率、12.81 μmにおける連続スペクトルの合成との相関を分析した。
• 進化段階（I、II、III）が線発光に与える影響を評価し、流れや包層降着の役割を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 理論モデルが予測するように、YSOにおける[Ne II]線発光は主に原始星周囲ディスクのX線照射によって駆動されているのだろうか？
• RQ2 良好に特徴付けられたYSOサンプルにおいて、観測された[Ne II]発光度とX線発光度の関係は何か？
• RQ3 ディスク降着率および原始星周囲包層の性質は、[Ne II]線発光とどのように相関しているのか？
• RQ4 なぜ一部のYSOでは、X線照射モデルの予測よりも[Ne II]発光度が著しく高いのか？
• RQ5 特にクラスIのYSOにおいて、X線照射を超える物理的メカニズムとして何が[Ne II]線発光を説明できるのか？

主な発見

• 28個のサンプルのうち、[Ne II]線（12.81 μm）は10個のYSOで検出され、[Ne III]線（15.55 μm）は1個のYSOで検出された。
• ほとんどのYSOにおいて、観測された[Ne II]発光度は、X線照射ディスクモデルの予測よりも1–3デシベル高かったが、X線発光度は一致していた。
• サンプル全体を通じて、[Ne II]線発光度とX線発光度の間に有意な相関は認められなかった。
• クラスIのYSOは、クラスIIおよびクラスIIIのYSOよりも顕著に強い[Ne II]線発光を示し、包層降着や流れと関連している可能性がある。
• [Ne II]発光度と、12.81 μmにおける連続スペクトルの合成およびSEDフィッティングから推定されたディスク降着率との間に強い相関が認められた。
• 2つの対象、DoAr 25（クラスII）およびWL 5/GY 246（クラスIII）では、[Ne II]および[Ne III]発光度がX線照射モデルと整合的であり、特定の星およびディスク条件ではモデルの妥当性が確認された。