[論文レビュー] The bipolar structure of the LBV nebula around HR Carinae

K. Weis, W. J. Duschl+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 22, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、HR Carinaeのネビュラが位置角125°±5°の極軸をもち、距離5 kpcで0.65 pcにわたり、視線方向の膨張速度が75–150 km/sである双極構造であることを確認した。ネビュラのリーブス内に窒素が豊富な塊が存在し、双極軸に沿ってファンネル型のネビュラが観測された。HR Carが両者を形作った可能性が示唆され、風圧縮ディスクが等方的密度と双極的形状を説明するものであり、ホムンクルスネビュラと類似している。

ABSTRACT

HR Carinae is one of the few Luminous Blue Variables (LBVs) in the Galaxy. It has a nebula that appears bipolar. We have obtained imaging and high-dispersion, long-slit echelle data of the HR Car nebula, and confirmed that it is a bipolar nebula. Its polar axis lies along the position angle of 125 +- 5 degree; each lobe has, at a distance of 5 kpc a diameter of about 0.65 pc and a line-of-sight expansion velocity of 75-150 km/sec. Beside the expanding bipolar lobes, a number of [NII]-bright knots are detected. These knots have lower expansion velocities than the lobes and are detected only within the projected boundary of the lobes. These knots are most likely nitrogen-enriched material ejected by HR Car. On a larger scale, a funnel-shaped nebula is detected at 2.5" northwest of HR Car. The axis of the funnel is roughly aligned with the polar axis of the HR Car nebula, suggesting that HR Car may be responsible for the ionization and shaping of this nebula. Future observations of kinematics and abundances are needed to determine the nature of this nebula. We propose that the bipolar nebula of HR Car is a more evolved version of the Homunculus Nebula around eta Car. The recently developed theory of wind-compressed disks may explain the higher density of the equatorial plane and the formation of bipolar nebulae of LBVs.

研究の動機と目的

• HR Carinaeを取り巻くネビュラの形態と運動学を調査すること。
• ネビュラの構造が双極的であるかどうかを特定し、その幾何学的および運動学的特性を測定すること。
• [NII]-明るい塊の起源を特定し、主な双極的リーブスとの関係を評価すること。
• 主ネビュラとHR Carの西北に検出された遠方のファンネル型ネビュラとの関連を調査すること。
• 風圧縮ディスクモデルが双極的LBVネビュラの形成を説明できるかどうかを検証すること。ホムンクルスネビュラと類似する。

提案手法

• 長スリットエシェレ分光法を用いて、ネビュラ全域における径方向速度と運動学を測定した。
• 撮像観測を実施し、ネビュラおよびその構成要素の空間的構造と広がりをマッピングした。
• 投影された形態と運動学的位置角から、双極的ネビュラの位置角と傾きを決定した。
• 発光線比と[NII]の明るさを分析し、塊の化学的増強と起源を推定した。
• 双極的ネビュラと遠方のファンネル型ネビュラの一致を評価し、因果的または運動学的関連性の有無を検証した。
• 風圧縮ディスク機構に基づく理論的モデリングを適用し、等方的密度増強と双極的噴出物の形成を解釈した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HR Carinaeの周囲ネビュラは本当に双極的であり、その幾何的方位とスケールは何か？
• RQ2 ネビュラの運動学的構造は何か？ リーブスと塊の膨張速度はどのように比較されるか？
• RQ3 リーブス内に検出された[NII]-明るい塊の起源は何か？ また、それらは化学的に特徴的か？
• RQ4 HR Carの西北に位置するファンネル型ネビュラは主ネビュラと物理的に関連しているか？ HR Carがそのイオン化と形作りを担っている可能性はあるか？
• RQ5 風圧縮ディスクモデルは、HR Carやホムンクルスネビュラのような双極的LBVネビュラの形成を説明できるか？

主な発見

• HR Carinaeの双極的ネビュラは、距離5 kpcで投影直径0.65 pcであり、極軸は位置角125°±5°に向けられている。
• リーブスは視線方向の膨張速度が75–150 km/sを示し、双極的噴出物と整合的である。
• リーブスの投影境界内に窒素が豊富な塊が検出され、主リーブスよりも低い膨張速度を示している。
• HR Carから2.5′西北にファンネル型ネビュラが観測され、その軸は双極的ネビュラの極軸と一致している。
• 一致は、HR Carが遠方のファンネルネビュラをイオン化・形作っている可能性を示唆するが、確認には運動学的および組成データが必要である。
• HR Carの双極的構造は、ホムンクルスネビュラのより進化した形であると提唱され、風圧縮ディスクモデルが等方的密度と双極的形状の形成を説明する妥当な説明を提供している。