[論文レビュー] SiO masers in TX Cam: Simultaneous VLBA observations of two 43 GHz masers at four epochs

Jiyune Yi, Richard A Booth+2 more|ArXiv.org|Nov 24, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 21被引用数 35

ひとこと要約

本研究では、星周期にわたる4回の観測エポックで、TX Camにおける43 GHzのv=1およびv=2、J=1-0 SiOメーサーの同時VLBA観測を実施した。リング状のメーサー構造と、スポーク状の特徴に見られる系速度勾配が判明し、減速する流れを示唆しており、v=2メーサーはv=1メーサーよりも内側の半径で形成されており、空間的および速度的重複が顕著であるため、非放射的励起メカニズムが関与していると考えられる。

ABSTRACT

We present the results of simultaneous high resolution observations of v=1 and v=2, J=1-0 SiO masers toward TX Cam at four epochs covering a stellar cycle. Near maser maximum (Epochs III and IV), the individual components of both masers are distributed in ring-like structures but the ring is severely disrupted near stellar maser minimum (Epochs I and II). In Epochs III and IV there is a large overlap between the radii at which the two maser transitions occur. However in both epochs the average radius of the v=2 maser ring is smaller than for the v=1 maser ring, the difference being larger for Epoch IV. The observed relative ring radii in the two transitions, and the trends on the ring thickness, are close to those predicted by the model of Humphreys et al. (\cite{humphreys02}). In many individual features there is an almost exact overlap in space and velocity of emission from the two transitions, arguing against pure radiative pumping. At both Epochs III and IV in many spectral features only 50% of the flux density is recovered in our images, implying significant smooth maser structure. For both transitions we find that red- and blue-shifted masers occur in all parts of the rings, with relatively few masers at the systemic velocity. Thus there is no evidence for rotation, although the blue-shifted masers are somewhat more prominent to the west. At all four epochs red-shifted components are generally brighter than blue-shifted ones. At Epochs III and IV, we see many filamentary or spoke-like features in both v=1 and v=2 masers, especially in the red-shifted gas. These spokes show systematic velocity gradients consistent with a decelerating outward flow with increasing radius. We outline a possible model to explain why, given the presence of these spokes, there is a deficit of maser features at the systemic velocity.

研究の動機と目的

• 星周期の異なる段階におけるTX Camの43 GHz SiOメーサーの空間的および運動的構造を調査すること。
• v=1およびv=2メーサー遷移の相対的半径および形状を特定し、理論的モデルとの整合性を評価すること。
• 赤シフトおよび青シフトメーサーの分布を検討し、回転または非対称な流れの証拠を検証すること。
• 系統的速度におけるメーサー特徴の欠落の原因を、形態的および運動的分析を通じて探ること。
• 空間的および速度的重複を比較することで、放射的励起と非放射的励起の役割を評価すること。

提案手法

• TX Camのv=1およびv=2 SiOメーサー遷移を同時に解像する43 GHzでの非常に長基線配列（VLBA）観測を実施した。
• 星周期にわたる4エポックで観測した：メーサー最大付近（エポックIIIおよびIV）と最小付近（エポックIおよびII）の各2回。
• 高い角分解能を有する干渉計測を用いて、メーサー特徴の空間的分布および径方向速度構造をマッピングした。
• メーサー特徴の形態を分析し、リング状構造、スポーク、速度勾配を同定した。
• 観測されたメーサー半径および運動論的特徴を、脈動する流れを記述するHumphreysら（2002）のモデルの予測と比較した。
• 画像におけるflux回復を評価し、滑らかで解像できないメーサー構造の存在を推測した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TX Camにおけるv=1およびv=2 SiOメーサーの空間的分布は、星周期にわたってどのように変化するか？
• RQ2 v=1およびv=2メーサーのリングの相対的径方向拡がりは何か？また、理論的モデルと比較するとどうなるか？
• RQ3 2つのメーサー遷移は、位置および速度の両面でどの程度重複しているか？これは励起メカニズムにどのような含意を持つか？
• RQ4 系統的速度におけるメーサー特徴の欠落は、スポーク状構造が存在する中で何によって引き起こされるのか？
• RQ5 メーサー放射ガスに回転運動または非対称な流れの証拠はあるか？

主な発見

• メーサー最大付近（エポックIIIおよびIV）では、v=1およびv=2メーサーの両方がリング状構造を形成するが、v=2のリングは常にv=1のリングよりも内側に位置し、エポックIVではその差が大きくなる。
• 観測された相対的リング半径およびリング厚さの傾向は、Humphreys ら（2002）の脈動する流れモデルの予測とよく一致する。
• 多数の個々の特徴において、2つのメーサー遷移の発光が空間的および速度的にほぼ完全に重複しており、純粋な放射的励起を否定する証拠となる。
• エポックIIIおよびIVの両方で、全フラックス密度のおよそ50％が画像で回復されていないため、顕著な滑らかで解像できないメーサー構造が存在することが示唆される。
• 赤シフトおよび青シフトメーサーはリングのあらゆる部分に存在するが、回転の強い証拠はない。ただし、青シフトメーサーは西側にわずかに強く見られる。
• フィラメント状またはスポーク状の特徴が両遷移で観測され、特に赤シフトガスで顕著で、系速度勾配が減速する外向きの流れに一致している。