[論文レビュー] The first ALMA view of IRAS 16293-2422: Direct detection of infall onto source B and high-resolution kinematics of source A

J. E. Pineda, A. Maury+10 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Jun 22, 2012

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 37被引用数 52

ひとこと要約

本研究では、高スペクトル分解能を用いたALMA科学検証観測を通じて、IRAS 16293-2422の源Bにおける三つの分子線で明確な逆P-Cygniプロファイルを検出しており、0.50 km s⁻¹の超音速降下と4.5×10⁻⁵ M☉ yr⁻¹の降下率を示しており、源BがT Tauri星であるという仮説を除外する。源Aの高分解能運動学的特性は、約5.5 km s⁻¹の速度勾配を示しており、0.53 M☉の中心物体を伴う縁側の回転円盤と整合的である。

ABSTRACT

Aims: We focus on the kinematical properties of a proto-binary to study the infall and rotation of gas towards its two protostellar components. Methods: We present ALMA Science Verification observations with high-spectral resolution of IRAS 16293-2422 at 220.2 GHz. The wealth of molecular lines in this source and the very high spectral resolution offered by ALMA allow us to study the gas kinematics with unprecedented detail. Results: We present the first detection of an inverse P-Cygni profile towards source B in the three brightest lines. The line profiles are fitted with a simple two-layer model to derive an infall rate of 4.5x10^-5 Msun/yr. This infall detection would rule-out the previously suggested possibility that source B is a T Tauri star. A position velocity diagram for source A shows evidence for rotation with an axis close to the line-of-sight.

研究の動機と目的

• プロト二重星系IRAS 16293-2422の運動的性質を調査し、二つの原始星成分における降下と回転に焦点を当てる。
• 分子線プロファイルを通じた降下シグナルの検出により、源BがT Tauri星であるか原始星であるかを特定する。
• 源Aにおける高速度勾配を解明し、それが円盤由来か複数の成分由来かを評価する。
• ALMAの高スペクトル分解能と感度を活用し、原始星形成の初期段階におけるガス運動学的および化学的性質を研究する。

提案手法

• 220.2 GHzで実施されたALMA科学検証観測は、61 kHzチャンネル幅と234.375 MHz帯域幅のスペクトル設定を用い、高スペクトル分解能を実現した。
• 特にH2CCO、CH3OCHO-A/Eおよびその他の複雑有機分子の線プロファイルを分析し、P-Cygniおよび逆P-Cygni特徴を検出することで降下を特定した。
• 源Bの逆P-Cygniプロファイルに二層モデルを適用し、降下速度および降下率を導出した。
• 源Aの主軸に沿った位置-速度（PV）図を作成し、回転運動を評価し、円盤の姿勢を推定した。
• 干渉計観測および単一電波望遠鏡観測の結果と比較することで、整合性を検証し、曖昧さを解消した。
• 理論的音速（30 Kにおける0.32 km s⁻¹）を用いて、降下速度が超音速であるかどうかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分子線プロファイルにおいて、源Bへの直接的な降下の証拠は存在するか？
• RQ2 源Bへの降下速度および降下率は何か？ また、これはT Tauri星仮説を除外するものか？
• RQ3 源Aで観測された強い速度勾配の原因は何か？ これは回転円盤と整合的か？
• RQ4 源Aと源Bの運動的性質の違いは何か？ そして、それらはそれぞれの進化段階に何を示唆するか？
• RQ5 ALMAの高スペクトル分解能により、従来の観測で検出されなかった運動学的構造を解明できるか？

主な発見

• 源Bに向けて三つの分子線で逆P-Cygniプロファイルが検出され、降下の直接的証拠が得られた。
• 源Bへの降下速度は0.50 ± 0.01 km s⁻¹であり、30 Kにおける音速0.32 km s⁻¹に対して超音速である。
• 導出された降下率は4.5×10⁻⁵ M☉ yr⁻¹であり、他の低質量原始星の値と整合的である。
• 降下の検出により、源BがT Tauri星である可能性は排除され、以前の仮説は否定された。
• 源Aは発光領域全体で約5.5 km s⁻¹の速度勾配を示しており、縁側の回転円盤と整合的である。
• 源Aの中心物体の推定質量は0.53 M☉であり、サブミリ波長のダスト放射の光学的厚さ効果の可能性により、連続放射からの推定値よりも高い。