[論文レビュー] Shadows and Photoevaporated Flows from Neutral Clumps Exposed to Two Ionizing Sources

A. H. Cerqueira, J. Cantó+2 more|arXiv (Cornell University)|May 24, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、2つの質量星からの電離放射線にさらされた密度の高いクラウドの背後に形成される中性ガステールおよび影の発達を、解析的モデルと3次元流体力学的シミュレーションを用いて調査する。2つの電離源が存在する場合、単一源のシナリオで見られる長い中性テールの発達が抑制されることを発見した。特に、電離放射線の出力が同等で、源同士の角度間隔が離れている場合には顕著であり、オリオン・トラペジウム星団におけるプロプライドの理解に寄与する。

ABSTRACT

Neutral clumps immersed in HII regions are frequently found in star formation regions. We investigate here the formation of tail of neutral gas, which are not reached by the direct ionizing flux coming from two massive stars, using both an analytical approximation, that allows us to estimate the shadow geometry behind the clumps for different initial geometric configurations, and three-dimensional numerical simulations. We found a good agreement between both approaches to this theoretically interesting problem. A particularly important application could be the proplyds that are found in the Trapezium cluster in Orion, which are being photoevaporated primordially by the O stars theta-1 Ori C and theta-2 Ori A.

研究の動機と目的

• H II領域内の中性クラウドに二重電離源が存在する場合、その影の幾何学的形状と光蒸発ダイナミクスにどのような影響を与えるかを理解すること。
• 二重電離放射線にさらされたクラウドの、放射圧駆動収縮からコメット的状態への遷移をモデル化すること。
• 二つの星間の角度間隔および電離放射線の強度比が、中性ガステールの生存可能性と形状に与える影響を評価すること。
• 二重電離場における影および流れの形成に関して、数値的シミュレーションを解析的近似と照合すること。
• これらのダイナミクスがオリオン・トラペジウム星団で観測されたプロプライドにどのように関連するかを検討すること。

提案手法

• クラウドの半径が源からの距離に比べて著しく小さい場合に有効な幾何的近似を用いて、クラウドの後方におけるウムブラおよびペヌンブラの影領域を解析的にモデル化する。
• 適応メッシュ細分化を用いた3次元流体力学的シミュレーションを実施し、二重電離源にさらされた状態でのイオン化、衝撃波の伝播、および光蒸発をモデル化する。
• 角度間隔（0°、45°、90°）と電離放射線強度比（1:1、1:10）を変化させた4つのモデルを含むシミュレーション設定を採用する。
• クラウド質量、重心位置、イオン化前線の時間的発展を追跡し、段階的遷移を特定する。
• Mellemaら（1998）の収縮段階およびコメット的段階に関する解析的予測と、シミュレーション結果を比較する。
• 収縮 timescale の推定に、音速の値（電離流では c_i ≈ 8.64 km/s、圧縮されたクラウドガスでは c_0 ≈ 2.12 km/s）を用い、t₀ ≈ 13,234 年を算出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一つの電離源にさらされる場合と比較して、二つの電離源にさらされた中性クラウドの背後の影の幾何学的形状はどのように変化するか？
• RQ2 二つの電離源間の角度間隔および放射線強度比が、中性ガステールの形成と生存に与える影響は何か？
• RQ3 3次元数値的シミュレーションは、クラウド進化の収縮段階およびコメット的段階における解析的予測をどの程度正確に再現するか？
• RQ4 なぜ単一源の光蒸発において一般的に見られる長い中性テールが、二重源構成では消失するのか？
• RQ5 多星電離環境では、光蒸発およびロケット加速のダイナミクスはどのように異なるか？

主な発見

• 解析的に推定されたクラウドの収縮段階（t₀ ≈ 13,234 年）は、シミュレーション結果とも一致し、収縮からコメット的状態への遷移を示している。
• 二つの同等の電離源（M45、M90）を有するモデルでは、単一源の光蒸発に特徴的な長い中性テールが抑制されたり、存在しなくなった。
• 10:1の放射線強度比（M45bモデル）でも、中性テールの抑制は継続しており、この効果の頑健性が示された。
• 数値的シミュレーションでは、クラウド重心の運動および質量変化に関して解析モデルと良好な一致が得られたが、シミュレーションではクラウド質量がわずかに低く推定された。
• 影の幾何学的形状は解析的近似によってよく予測されており、二重源照射下でもその有効性が確認された。
• 本結果は、オリオン・トラペジウム星団における観測されたプロプライドの形状—ここではθ¹ Ori Cとθ² Ori Aが両方とも強い電離源である—が、二重源光蒸発ダイナミクスによって説明可能である可能性を示唆している。