[論文レビュー] The envelope of IRC+10216 reflecting the galactic light: UBV surface brightness photometry and interpretation

N. Mauron, P. de Laverny+1 more|ArXiv.org|Apr 11, 2003

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 23被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、銀河的放射場（ISRF）に照らされたIRC+10216の原始惑星環状物質の新しいUBV表面輝度光度測定を行い、一様なサイズのダスト粒子を仮定した放射平衡輸送モデルと比較した。観測された色のない径方向形状とISRF近傍のプラトー色は、グレイスキャッタリングを示唆し、0.16 µmの粒子で最もよく再現されるが、絶対的輝度と径方向プロファイルにおける矛盾は依然として残っており、より小さな粒子（0.05 µm）または外側の質量放出率の低下を示唆している。

ABSTRACT

We present and analyse new optical images of the dust envelope surrounding the high mass-loss carbon star IRC+10216. This envelope is seen due to external illumination by galactic light. Intensity profiles and colors of the nebula were obtained in the UBV bandpasses. The data are compared with the results of a radiative transfer model calculating multiple scattering of interstellar field photons by dust grains with a single radius. The data show that the observed radial shape of the nebula, especially its half maximum radius, does not depend on wavelength (within experimental errors), suggesting that grains scatter in the grey regime, etc, etc (this abstract has been shortened)

研究の動機と目的

• UBV表面輝度光度測定を用いてIRC+10216の反射ネビュラを定量的に分析すること。
• 観測されたネビュラの形状と色が、宇宙間放射場（ISRF）による外部照射と整合するかを調査すること。
• 放射平衡輸送モデルとの比較を通じて、ダスト粒子の性質（特にサイズとアルベド）を制約すること。
• IRC+10216の位置におけるISRFの強度が太陽系近傍の標準と比べて顕著に弱いかを評価すること。
• 単純モデルが観測されたネビュラの輝度と形状を再現する際の限界を評価すること。

提案手法

• VLT、CFHT、およびHaute-Provence 1.20m望遠鏡を用いて、IRC+10216の環状物質の深紫外・可視光画像を取得した。
• BおよびVバンドにおけるネビュラ全域の径方向輝度プロファイルと色指数（U-B、B-V）を測定した。
• 固定半径の球状ダスト粒子によるISRF光子の多重散乱を模擬する放射平衡輸送モデルを適用した。
• Mie理論を用いて、アモルファスカーボン（AC1）の波長0.365、0.435、0.550 µmにおける吸収・散乱および単一散乱アルベドを計算した。
• 径方向光学厚さを持つ球殻における散乱光の解析的表現を修正し、輝度プロファイルを計算した。
• 粒子サイズ（0.05および0.16 µm）、光学厚さ、ISRF強度のモデル感度を評価し、観測結果および先行モデルと比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IRC+10216ネビュラの径方向形状がU、B、Vバンドで一様であるか。これはグレイスキャッタリングを示唆するか？
• RQ2 一様なダスト粒子サイズが、ネビュラの色のない形状とプラトー色の両方を再現できるか？
• RQ3 なぜ観測されたネビュラの輝度と径方向プロファイルが、以前のモデルの予測と異なるのか？
• RQ4 IRC+10216の周囲におけるISRFの強度は、太陽系近傍の標準と顕著に異なるのか？
• RQ5 どのダスト特性（サイズ、質量放出率）がモデル予測と観測結果を最もよく一致させるか？

主な発見

• ネビュラの径方向輝度プロファイルは観測誤差の範囲内で色のない形状を示しており、U、B、Vバンド全域でグレイスキャッタリングが成立していることを示している。
• プラトー色はMattila (1980a) が定義したISRFに近く、外部照射の仮説を支持している。
• 0.16 µmの粒子半径とGroenewegen (1997) の環状物質パラメータを用いたモデルは、色のない形状と色の特性をよく再現している。
• 絶対的輝度と径方向プロファイルの形状に関する矛盾は依然として残っており、これはより小さな粒子サイズ（約0.05 µm）または外側の質量放出率の低下（θ ≥ 20′′）を仮定することで軽減される。
• 残存する不一致のため、モデルは支配的粒子サイズを特定できない。これは、粒子サイズ分布を含むより複雑なモデルの必要性を示唆している。
• 本研究では、IRC+10216におけるISRFの強度が太陽系近傍の標準と顕著に異なるという強い証拠は得られなかったが、モデルの限界のため、この結論は不確実性を伴っている。