[論文レビュー] The effect of sublimation temperature dependencies on disk walls around T Tauri stars

Erick Nagel, Paola D’Alessio+3 more|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|Oct 8, 2012

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、T Tauri星の降着円盤におけるサブリマション壁の2つのモデルを比較している：固定されたサブリマション温度（垂直壁）と密度に依存するサブリマション温度（曲がった壁）のモデル。固定温度モデルは、近赤外域（3–8 μm）で顕著に高い放射を示し、IRAC色にも顕著な差が生じる。[3.6]–[4.5]の色差は約20%、[5.8]–[8.0]の色差は約10%に達する。これにより、傾斜角の影響が存在しても、観測的に区別可能なモデルであることが示された。

ABSTRACT

The dust cannot survive closer to the star from the point where a grain reaches a temperature equal to the sublimation temperature. The boundary between a dust-free and a dusty region defines the sublimation wall. In the literature two models for the structure of the wall are used: a wall with a fixed sublimation temperature and a wall with a density-dependent sublimation temperature. In the former, the wall is vertical and in the latter, the wall is curved. We find important differences between these models SEDs in the wavelength range from 3 to 8μm, being the emission of the former larger than that of the latter model. We quantify the differences in IRAC colors when these models are used to explain the observations. In the IRAC color-color diagram ([3.6]-[4.5] vs. [5.8]-[8.0]), the models are located in specific regions, either depending on the inclination, the mass accretion rate, or which model is used.

研究の動機と目的

• 固定されたサブリマション温度（固定）と密度に依存するサブリマション温度（密度依存）の仮定が、T Tauri星の内側円盤壁の構造と放射に与える影響を調査すること。
• 2つの壁モデル間のスペクトルエネルギー分布（SED）およびIRAC色の差を定量すること。
• 傾斜角のみが、2つのモデルの観測的診断において混同を引き起こすかどうかを評価すること。
• クラスIIの準主系列前星における観測されたIRAC色色分布をよりよく説明するモデルを特定すること。

提案手法

• ガスおよびダスト密度構造に垂直的な静的平衡を仮定し、放射平衡状態における明確に定義された表面としてサブリマション壁をモデル化すること。
• 固定サブリマション温度（T₀,fix）を用いて垂直壁を生成し、密度に依存するサブリマション温度（T₀,ρ）を用いて曲がった壁を生成すること。
• さまざまな質量降着率と傾斜角に対して、両モデルの放射出力SEDおよびIRACマグニチュード（3.6, 4.5, 5.8, 8.0 μm）を計算すること。
• IRAC色色図（[3.6]–[4.5] 対 [5.8]–[8.0]）におけるモデル出力を比較し、観測的区別可能性を評価すること。
• モンテカルロ放射移動法を用いて、視線方向およびピクセルごとの温度変動を考慮した、壁表面における温度および放射プロファイルを計算すること。
• Hartmannら（2005b）の観測データを用い、モデル予測と実際のクラスII T Tauri星の観測結果を比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 固定温度モデルと密度依存サブリマション壁モデルは、3–8 μm範囲の予測SEDにおいてどのように異なるか？
• RQ2 2つの壁モデル間でIRAC色（[3.6]–[4.5]および[5.8]–[8.0]）はどの程度異なるか？
• RQ3 傾斜角の変化のみで、固定温度モデルと密度依存モデルの観測色の差を相殺できるか？
• RQ4 T₀,fixモデルでは10 μmのケイ酸塩特徴が観測されないが、これは星-壁-円盤系全体のスペクトル的外観に影響を及えるか？
• RQ5 2つのモデルはIRAC色色図で観測的に区別可能か？もしそうならば、それぞれのモデルはどの領域に集まっているか？

主な発見

• T₀,fix壁はT₀,ρ壁よりも星に近い位置に位置しており、温度-密度依存性に起因する最大で約10%の半径シフトが生じる。
• T₀,fix壁は3–8 μm範囲で顕著に高い放射を示し、[3.6]–[4.5]のIRAC色差がT₀,ρモデルと比較して約20%に達する。
• [5.8]–[8.0]のIRAC色差も約10%に達し、観測による明確な識別可能性を示している。
• T₀,fix壁モデルでは10 μmケイ酸塩特徴が観測されないが、T₀,ρ壁モデルでは観測される。ただし、全円盤放射には常にこの特徴が含まれる。
• さまざまな傾斜角および降着率においても、2つのモデルはIRAC色色図で重複せず、明確に分離された色のクラスターを形成する。
• Hartmannら（2005b）の観測されたクラスII T Tauri星は高傾斜角円盤に一致するが、モデルの色位置の違いにより、解像された傾斜角測定値と組み合わせることでモデル選択が可能となる。