[論文レビュー] Silicate emission in Orion

D. Cesarsky, A. P. Jones+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 14, 2000

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本論文では、ISOのCAM-CVFおよびSWS機器を用いて、オリオン・バーおよびネビュラのミッドインフラレッド分光像と高分解能分光法を実施し、H II領域およびθ² Ori Aの周囲に広がる非晶質ケイ酸塩の放射が明らかになった。また、宇宙空間由来の可能性の高い結晶性ケイ酸塩の証拠も得られた。データは、近くの高温星によって加熱された、宇宙空間由来ケイ酸塩と炭素粒子の混合物が、ほこりの放射を最もよく再現することを示している。一方、芳香族赤外帯（AIBs）は、光励起解離領域（PDR）の構造を示している。

ABSTRACT

We present mid-infrared spectro-imagery and high-resolution spectroscopy of the Orion bar and of a region in the Orion nebula. These observations have been obtained in the Guaranteed Time with the Circular Variable Filters of the ISO camera (CAM-CVF) and with the Short Wavelength Spectrometer (SWS), on board the European Infrared Space Observatory (ISO). Our data shows emission from amorphous silicate grains from the entire HII region and around the isolated O9.5V star Theta2 Ori A. The observed spectra can be reproduced by a mixture of interstellar silicate and carbon grains heated by the radiation of the hot stars present in the region. Crystalline silicates are also observed in the Orion nebula and suspected around Theta2 Ori A. They are probably of interstellar origin. The ionization structure and the distribution of the carriers of the Aromatic Infrared Bands (AIBs) are briefly discussed on the basis of the ISO observations.

研究の動機と目的

• 高分解能ISO分光法を用いて、オリオン・バーおよびネビュラにおけるミッドインフラレッドケイ酸塩放射を特徴づけること。
• 観測されたケイ酸塩放射の原因であるほこり粒子の起源と組成を特定し、非晶質および結晶性の相を区別すること。
• イオン化された微細構造線と関連して、芳香族赤外帯（AIBs）の空間的分布を調査すること。
• 連続スペクトル放射をモデル化し、高温星によるほこり加熱の物理的条件を制約すること。
• 視線方向の重ね合わせ効果が、オリオン・バーの異なる領域におけるAIB特徴のスペクトル変動をどの程度隠蔽しているかを評価すること。

提案手法

• 5.15–16.5 μmの波長域をR ≈ 40の分解能でカバーするISOのカメラ（CAM）の円形可変フィルタ（CVF）を用いた画像分光測光法を実施した。
• H II領域内の領域について、高分解能分光法（R ≈ 1000）を短波長分光器（SWS）で取得し、スペクトルの詳細な分析を実施した。
• AIBsおよび微細構造線の放射強度は、数値的積分とスペクトルテンプレートの最小二乗フィッティング（ローレンツ型およびガウス型プロファイルを含む）により推定した。
• 11の発光特徴（AIBsおよびイオン線）を単位ピーク強度に正規化したカスタムスペクトルテンプレートを構築し、各視線方向に対して最小二乗法アルゴリズムを用いて、放物線型ベースラインにフィットさせた。
• 各視線方向について130点のスペクトル点を対象とし、14の自由パラメータ（11のライン強度、3つの多項式係数）を用いてフィッティングを実施し、15 μmまでモデル収束を確認した。
• 3つのアプローチ（数値的積分、プロファイルフィッティング、テンプレートベースフィッティング）の比較により、手法の妥当性を検証した。その結果、テンプレートベースフィッティングが20％以内で最も一致が良かった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオンのH II領域全域およびθ² Ori A周辺における非晶質ケイ酸塩放射の空間的分布はどのようになっているか？
• RQ2 オリオンネビュラに結晶性ケイ酸塩が存在するか？ その起源は何か？
• RQ3 芳香族赤外帯（AIBs）の分布は、[Ne ii] や [Ar iii] といったイオン化ガス tracer とどの程度相関しているか？
• RQ4 視線方向の重ね合わせ効果が、オリオン・バーの異なる領域におけるAIB特徴のスペクトル変動をどの程度隠蔽しているか？
• RQ5 観測されたミッドインフラレッド連続スペクトル放射に占める宇宙空間由来ケイ酸塩と炭素ほこりの相対的寄与はどの程度か？

主な発見

• 9.7 μmおよび18 μmの非晶質ケイ酸塩放射が、H II領域全体およびθ² Ori Aの周囲で検出され、近くの高温星によるほこり加熱と整合的である。
• 観測されたケイ酸塩放射は、宇宙空間由来ケイ酸塩と炭素粒子の混合物によって最もよく再現され、散乱宇宙空間ほこりの支配的寄与を示している。
• 結晶性ケイ酸塩はオリオンネビュラで検出され、θ² Ori A周囲でも推定されるが、局所的生成よりも宇宙空間由来の可能性が高い。
• 6.2 μmおよび11.3 μmのAIBsは同一の空間的分布を示し、共通の励起環境にあり、領域全体で顕著なスペクトル変動がないことを示している。
• [Ne ii] 12.8 μm線が12.7 μmのCVFバンドで支配的であるため、このバンドと[Ar iii]線マップの類似性が説明できる。
• テンプレートベースフィッティングは、プロファイルフィッティング結果と20％以内で一致し、低分解能スペクトルでも信頼できる放射強度推定が可能であることが検証された。