[論文レビュー] The Infrared Continuum Radiation of NGC1808 : A PAH and Polarisation Study

R. Siebenmorgen, E. Krügel+1 more|ArXiv.org|Jul 5, 2001

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 34被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、ISO ISOCAMデータを用いてNGC1808の銀河外中赤外線偏光マップを初めて取得した。6 μmでは最大20%の偏光が検出され、170 μmでは2.5%の偏光が観測された。著者らは、大規模磁場によって整列した大粒径のダスト粒子（≥100 Å）が偏光放射を生成すると提案している。OB星周囲の局所的ヒートスポットを含む放射線輸送モデルは、中赤外線連続スペクトルおよびPAH特徴を、13 μmを超える新規に検出されたプラトーを含めて良好に再現している。

ABSTRACT

The paper is devoted to the understanding of the infrared emission of nuclear regions in galaxies. a) ISO data of NGC1808 are presented: spectro--photometry from 5.1 to 16.4 mic., a 25"x25" map at 6 mic. and 170mic. photometry. b) The data are complemented by a polarization measurement at 170 mic. (2.5+/-0.4% at position angle 94+/-5deg) and a map at 6 mic. In the map, the degree of polarisation goes up to 20% in the outer regions. We argue that the polarisation is produced by emission of big grains and exclude very small grains and PAHs or scattering and extinction. c) The mid infrared spectrum shows, beside the main emission bands, a so far unknown plateau of PAH features in the >13 mic.region. d) The total spectrum can be fit under the assumption of optically thin emission. However, such a model fails to reproduce the 25mic. point and implies that the mid infrared is due to very small grains and PAHs. These particles would then also have to be responsible for the 6 mic. polarisation, which is unlikely. e) To avoid these difficulties, we successfully turn to a radiative transfer model whose major feature is the existence of (hot spots) produced by the dust clouds around OB stars. We demonstrate the decisive influence on the mid infrared spectrum of both the PAHs and the hot spots.

研究の動機と目的

• 星爆発銀河NGC1808の核領域における赤外線連続スペクトルおよび偏光の起源を理解すること。
• 光学的薄いモデルと観測された25 μmフラックスの不一致を解消するための局所的加熱メカニズムを導入すること。
• 観測された中赤外線放射および偏光の原因として、PAH、極小粒径ダスト、または大粒径ダストのうちどれが支配的であるかを特定すること。
• OB星周囲のヒートスポット（ダスト被膜）が中赤外線スペクトルおよび偏光に与える寄与を調査すること。
• 大規模磁場が大粒径ダスト粒子を整列させ、銀河核で検出可能な偏光を生じさせうるかどうかを検証すること。

提案手法

• ISO ISOCAMを用いて、3つの偏光子と繰り返しサイクルによるキャリブレーションを実施し、NGC1808の6 μmおよび170 μmの偏光画像を取得した。
• 5.1～16.4 μmのスペクトロ光度測定を実施し、発光バンドの解明および新しいPAH特徴の検出を図った。
• 中心のOB星による加熱を受けた球状ダスト雲を含む局所的ヒートスポットを組み込んだ放射線輸送モデルを適用し、ISRFおよび星間加熱を併用した。
• ヒートスポットを後から追加するのではなく、全放射線輸送計算に埋め込む自己備わったモデルを用いた。
• ヒートスポットおよびPAHを含むモデルと含まないモデルを比較し、中赤外線スペクトルに及ぼす寄与を分離した。
• 極小粒径ダストおよびPAHの偏光への寄与を評価し、偏光度および波長依存性に基づいてこれらを除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC1808で観測された中赤外線偏光の原因は何か。大粒径ダストからの放射とみなせるか。
• RQ2 なぜ光学的薄いモデルは25 μmフラックス点を再現できないのか。この不一致を解消する物理的メカニズムは何か。
• RQ3 13 μmを超える波長域で新たに検出された発光プラトーはPAHに起因するのか。
• RQ4 OB星周囲の局所的ヒートスポットが中赤外線連続スペクトルおよび偏光にどの程度寄与しているか。
• RQ5 大規模磁場が大粒径ダスト粒子を整列させ、銀河核で観測された偏光レベルを生じさせうるか。

主な発見

• 6 μmにおける中赤外線偏光マップでは、外側領域で最大20%の偏光が観測され、これは初めての銀河外観測である。
• 170 μmにおける遠赤外線偏光は2.5% ± 0.4%であり、位置角は94° ± 5°で、大規模な整列を示している。
• 13 μmを超える波長域にPAH特徴のプラトーが検出され、これはこれまでの銀河では報告されていなかった特徴であり、統合吸収断面積が導出された。
• ヒートスポットを含む放射線輸送モデルは、光学的薄いモデルが失敗する25 μmフラックス点を良好に再現した。
• ヒートスポットは中赤外線連続スペクトルに顕著な寄与を示し、6 μmの約50%の放射が大粒径ダストに起因している。これは、大粒径ダストが偏光の主因であることを支持する。
• 極小粒径ダストおよびPAHは放射および偏光にほとんど寄与せず、大粒径ダスト（≥100 Å）が偏光放射の主な源である。