[論文レビュー] Spitzer-IRS spectra of disks around T Tauri stars II. PAH emission features

Vincent Geers, J.‐C. Augereau+11 more|ArXiv.org|Sep 6, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 95

ひとこと要約

本研究は、54個の準主系列星のSpitzer-IRS 5–35 μmスペクトルを分析し、少なくとも3つのT Tauri星と5つのHerbig Ae/Be星でコンpakなPAH発光を検出した。T Tauri系におけるPAH検出率の下限は8%である。放射線輸送モデルの結果、T Tauri惑星環ではPAHの存在比が低いため（宇宙空間値の10–100倍低い）、PAH特徴線が弱く、特に11.2 μmで最も検出されやすく、内側のほこりホールを持つ惑星環では11 μmの連続スペクトルが抑制されるため顕著になる。

ABSTRACT

Aims: We search for PAH features towards T Tauri stars and compare them with surveys of Herbig Ae/Be stars. The presence and strength of the PAH features are interpreted with disk radiative transfer models exploring the PAH feature dependence on the incident UV radiation, PAH abundance and disk parameters. Methods: Spitzer Space Telescope 5-35 micron spectra of 54 pre-main sequence stars with disks were obtained, consisting of 38 T Tauri, 7 Herbig Ae/Be and 9 stars with unknown spectral type. Results: Compact PAH emission is detected towards at least 8 sources of which 5 are Herbig Ae/Be stars. The 11.2 micron PAH feature is detected in all of these sources, as is the 6.2 micron PAH feature where short wavelength data are available. However, the 7.7 and 8.6 micron features appear strongly in only 1 of these 4 sources. PAH emission is observed towards at least 3 T Tauri stars (8% detection rate). The lowest mass source with PAHs in our sample is T Cha (G8). All 4 sources in our sample with evidence for dust holes in their inner disk show PAH emission, increasing the feature/continuum ratio. Typical 11.2 micron line intensities are an order of magnitude lower than those observed for the more massive Herbig Ae/Be stars. Measured line fluxes indicate PAH abundances that are factors of 10-100 lower than standard interstellar values. Conversely, PAH features from disks exposed to stars with Teff<=4200K without enhanced UV are predicted to be below the current detection limit, even for high PAH abundances. Disk modeling shows that the 6.2 and 11.2 micron features are the best PAH tracers for T Tauri stars, whereas the 7.7 and 8.6 micron bands have low feature over continuum ratios due to the strongly rising silicate emission.

研究の動機と目的

• Spitzer-IRSデータを用いて、低質量T Tauri星の周囲の惑星環におけるPAH発光特徴線の検出と特徴付けを行う。
• T Tauri星とより質量の大きなHerbig Ae/Be星との間で、PAH発光の強度と特徴の違いを比較する。
• 放射線輸送モデルを用いて、PAH発光がUV放射場、PAH存在比、惑星環幾何学的形状にどのように依存するかを調査する。
• 星の有効温度と惑星環構造に基づいて、T Tauri惑星環におけるPAH特徴線の検出限界を特定する。
• 低PAH存在比と惑星環の形状が、惑星環の化学組成および加熱機構に与える影響を評価する。

提案手法

• 38体のT Tauri星、7体のHerbig Ae/Be星、9体のスペクトル型不明星を含む、54体の準主系列星の5–35 μmスペクトルをSpitzer-IRSで取得した。
• 6.2、7.7、8.6、11.2、12.8 μmにおけるPAH発光特徴線を特定するスペクトル解析を行い、主に11.2 μmを主 tracer として焦点を当てる。
• フラーリング惑星環の放射線輸送モデルを適用し、異なるUV放射場、PAH存在比、惑星環幾何学的形状の下でPAH発光を模擬する。
• 観測された特徴線対連続スペクトル比とモデル予測を比較し、PAH存在比と惑星環構造を推定する。
• SEDモデリングと空間分解データを用いて、惑星環内でのPAH発光の空間的広がりと起源を評価する。
• 星の有効温度（T_eff）に基づいた検出限界を評価し、モデルではT_eff < 4200 Kでは高PAH存在比であっても非検出となることが示された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Spitzer-IRSデータを用いたT Tauri星の周囲の惑星環におけるPAH発光特徴線の検出率はどの程度か？
• RQ2 T Tauri惑星環におけるPAH特徴線の強度と形状は、Herbig Ae/Be星と比べてどう異なるか？
• RQ3 特に内側のほこりホールを含む惑星環幾何学的形状が、PAH特徴線の検出可能性に果たす役割は何か？
• RQ4 T Tauri惑星環におけるPAH存在比はどの程度と推定され、標準宇宙空間値と比べてどう異なるか？
• RQ5 なぜ多くのT Tauri星ではPAH特徴線が検出されないのか、特にT_eff < 4200 Kの星ではどうしてか？

主な発見

• 少なくとも3体のT Tauri星と5体のHerbig Ae/Be星でPAH発光が検出され、T Tauri系における検出率の下限は8%である。
• 確認されたPAH発光を示す8つの源すべてで11.2 μmのPAH特徴線が検出されたが、短波長カバレッジを持つ4つの源のうち4つで6.2 μm特徴線が観測された。
• 7.7および8.6 μm特徴線は、強力なケイ酸塩連続スペクトルの被掩により、大多数の源で弱いか、検出されないため、T Tauri惑星環では優れたトレーサーとはなり得ない。
• T Tauri星における11.2 μmライン強度は、Herbig Ae/Be星と比べて通常10倍以上も低い。
• モデル予測との輝度比較に基づき、T Tauri惑星環におけるPAH存在比は、標準宇宙空間値の10–100倍低いと推定される。
• 内側のほこりホールの存在が示唆される4体のT Tauri星すべてで、11.2 μmのPAH特徴線対連続スペクトル比が高まっており、11 μmの連続スペクトルが低減することで検出性が向上していることが示された。