[論文レビュー] The Molecular Condensations Ahead of Herbig-Haro Objects. III. Radiative and dynamical perturbations of the HH 2 condensation

J. M. Girart, S. Viti+2 more|ArXiv.org|Apr 15, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 47被引用数 11

ひとこと要約

本研究は、高分解能BIMA観測と化学モデルを用いて、ヘルビッヒ＝ハロ対象HH 2 の前方にある分子ガスにおける放射的および力学的摂動を調査する。その結果、HH 2 の前方の分子雲が見かけ上静穏であるものの、VLA 1 原星からのUV放射および噴出流の風によって、複雑で構造的な化学反応と運動学的状態が誘発されており、非解離的ショックおよび光化学反応によって分子物質が能動的に破壊されていることが示された。この過程で、領域全体の10–15%の質量が駆動されている可能性がある。

ABSTRACT

We have carried out an extensive observational study (from BIMA data) and made a preliminary theoretical investigation of the molecular gas around HH2. The molecular maps show a very complex morphological, kinematical and chemical structure. The overall main conclusion of this work confirms the findings of Paper I and II, by demonstrating that in addition to the strong photochemical effects caused by penetration of the UV photons from HH2 into molecular cloud, a range of complex radiative and dynamical interactions occur. Thus, despite the apparent `quiescent' nature of the molecular cloud ahead of HH2, the kinematical properties observed within the field of view suggest that it is possibly being driven out by powerful winds from the VLA 1 protostar.

研究の動機と目的

• HH 2 のUV放射およびVLA 1 噴出流が周囲の分子ガスに及ぼす放射的および力学的効果を理解すること。
• HH 2 の前方に位置する分子雲の見かけ上の静穏性が、実際には隠れた力学的プロセスに掩われているのか、それとも本物の静穏性であるのかを特定すること。
• 多ライン分子線放出を用いて、明確に区別されるサブリージョン（Ahead Core、SO2 Clump、West Core、High Velocity Region）の化学的および運動的構造を特徴づけること。
• 光化学反応およびショックプロセスが分子濃度および温度構造に果たす役割を評価すること。
• 観測された化学反応および運動学的状態が、UV放射、ショック、あるいは両者の組み合わせによって説明可能かどうかを評価すること。

提案手法

• BIMA干渉計を用いて、複数の周波数設定（72–113 GHz）で高空間的・スペクトル的分解能の分子線データを取得し、HCO+、SO2、HCN、CH3OH、CO同位体体などの主要遷移をカバーした。
• 形状的・運動的・化学的差異に基づき、4つのサブリージョン（Ahead Core、SO2 Clump、West Core、High Velocity Region）の分子ガスをマッピングした。
• SO2 Clumpの4点化学分析を実施し、相対的分子濃度と密度勾配を制約条件として、内部構造の有無を検証した。
• 照射されたクラスターおよびPDRの化学モデルを適用し、特にHCO+、CS、CH3OH、SO2などの物質の観測濃度を解釈した。
• 非解離的ショックモデルを用いてショック化学をモデル化し、SiO や CH3OH の放射が強くないにもかかわらず HCO+ 濃度が増加する現象を説明した。
• 複数波長のデータ（例：[SII]、Hα、中赤外）を用いて、ショックガスおよびPDRに類似した構造を特定し、幾何的解釈（例：リング構造が投影効果によるものか）を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Ahead CoreおよびSO2 Clumpで観測された複雑な化学的構造の起源は何か。これは内部構造の反映であるのか、それとも外部からの放射の影響を示しているのか。
• RQ2 HH 2 からのUV光子および噴出流ショックが、事前に存在する高密度ガスの分子濃度および励起状態にどのように影響を及ぼすか。
• RQ3 High Velocity RegionではなぜHCO+が強化されているのか。一方で、他のショックトレーサー（SiO、CS、CH3OH）は検出されないのはなぜか。
• RQ4 West Coreおよびその周囲のリング構造の観測形状は、投影効果によって説明可能か、それとも物理的PDRまたは温かい界面によって説明可能か。
• RQ5 HH 2 の前方の分子ガスは、VLA 1 噴出流によってどれほど動的に破壊されているのか。その質量の何パーセントが関与しているのか。

主な発見

• HH 2 の前方に位置するAhead Coreは、分子濃度にばらつきがあり、非均一な構造を示しており、弱いUV場にさらされている小さな化学的に異なるクラスターから構成されていることが示された。
• HH 2 のUV放射にさらされやすいSO2 Clumpは、HH 2 に近づくにつれて密度および分子濃度が増加しており、VLA 1 の風による圧縮と、光化学的処理に起因する構造的不均一性が示唆された。
• ショックガスおよび中赤外放射を周囲に持つWest Coreは、古くから光化学的に処理された高密度クラスターと、噴出流の相互作用によって生成されたPDRまたは温かい界面の組み合わせによって最もよく説明される。HCO+放射は、PDRまたは界面に起因している可能性が高い。
• High Velocity RegionはHCO+でのみトレースされており、他のショックトレーサーでは検出されない。これは非解離的ショックおよび強いUV場を示しており、モデルはHCNおよびCN濃度を過剰に予測している。
• 見かけ上静穏であるにもかかわらず、分子雲は動的に摂動を受けている。運動学的証拠から、VLA 1 の風によって駆動されていることが示され、領域全体の10–15%の質量が破壊されている可能性がある。
• 本研究では、放射的（UV駆動の光化学反応）および力学的（ショック、風圧縮）プロセスが、単純な放射照射を超えた複雑な相互作用を示す明確な化学的痕跡を残していることが確認された。