[論文レビュー] The Orion OB1 Association II. The Orion-Eridanus Bubble

A. G. A. Brown, D. H. Hartmann+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 1995

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、オリオンOB1連星団の周囲を囲む銀河間物質内の大きな空洞であるオリオン＝エリダヌス気泡を、ライデン／ドゥインゲルー調査のHI 21 cm線データを用いて調査する。星風および超新星爆発による大質量星の影響が、気泡のサイズと膨張速度を説明できることを示しているが、周囲物質の密度非均一性が理想化モデルからのずれを引き起こしている。

ABSTRACT

Observations of the interstellar medium in the vicinity of the Orion OB1 association show a cavity filled with hot ionized gas, surrounded by an expanding shell of neutral hydrogen (the Orion-Eridanus Bubble). In this paper we examine this cavity and the surrounding bubble with the aid of data from the Leiden/Dwingeloo HI survey. We present neutral-hydrogen maps for the Orion-Eridanus region which allow identification of the HI filaments and arcs delineating the Bubble and derivation of its expansion velocity. The HI data are compared to X-ray, CO and IRAS 100 micron data. Using models of wind blown bubbles that take the density stratification of the Galactic HI layer into account we show that the stellar winds and supernovae from stars in Orion OB1 can account for the size as well as the expansion velocity of the HI shell. However, density inhomogeneities in the ambient interstellar medium cause significant discrepancies between our model and the observed shell.

研究の動機と目的

• オリオンOB1連星団で観測された大規模な銀河間物質の空洞、オリオン＝エリダヌス気泡の起源と力学的性質を理解すること。
• 観測されたHIシェルの膨張速度とサイズが、オリオンOB1連星団からの星風および超新星フィードバックによって説明可能かどうかを特定すること。
• 周囲銀河間物質の密度構造および非均一性が、気泡の形状に与える影響を評価すること。
• HI、X線、CO、IRAS 100 µmの多波長観測データを比較し、気泡の物理的状態とエネルギー収支を制約すること。
• 観測されたHIシェルの運動学的および幾何学的特徴と照らし合わせ、理論的風駆動気泡モデルを検証すること。

提案手法

• ライデン／ドゥインゲルー調査の中性水素（HI）21 cm線データを用い、オリオン＝エリダヌス領域におけるHI分布の詳細なマップを作成した。
• 気泡のシェルを形作るHIの細線および弧状構造を特定し、ドップラーシフト解析を用いてその膨張速度を測定した。
• X線放射（高温イオン化ガスを示す）、COデータ（冷たい分子ガス）、IRAS 100 µmマップ（ダスト放射）とHIの形状を比較した。
• 銀河のHI層の垂直方向密度構造を含む風駆動気泡の理論モデルを適用した。
• 銀河間物質の密度非均一性が及える影響を分析することで、モデル予測と観測結果との乖離を定量化した。
• 観測された膨張速度とシェル半径を用いて、オリオンOB1の大質量星からのエネルギー入力率を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオン＝エリダヌス領域で観測された大規模な空洞の起源は何か？
• RQ2 観測されたHIシェルの膨張速度とサイズは、オリオンOB1連星団からの星風および超新星フィードバックによって説明可能か？
• RQ3 周囲銀河間物質の密度非均一性は、気泡の形状および運動学的性質にどのように影響を与えるか？
• RQ4 多波長観測（HI、X線、CO、IRAS）は、風駆動気泡モデルをどの程度支持するか？
• RQ5 観測された気泡構造を生成するには、大質量星からの必要なエネルギー入力率はどの程度か？

主な発見

• オリオン＝エリダヌス気泡は、高温のイオン化ガスで満たされた大規模な空洞であり、約15–20 km/sで膨張する中性水素（HI）シェルに囲まれている。
• 観測されたサイズ（半径～100 pc）とHIシェルの膨張速度は、オリオンOB1の大質量星によって駆動される風駆動気泡の理論モデルと整合的である。
• オリオンOB1連星団からの星風および超新星が、気泡の寸法と膨張速度を説明するのに十分なエネルギーを供給している。
• 周囲銀河間物質の密度非均一性が、観測されたシェル形状と理想化された球対称モデルとの間に顕著なずれを引き起こしている。
• HIデータとX線、CO、IRAS 100 µmデータの比較により、気泡内部に高温ガスが存在することが確認され、シェルが冷たい分子ガスおよびダスト放射と関連していることが示された。
• モデルの結果から、銀河のHI層の密度構造を正確に再現するには、それをモデルに組み込む必要があることが示唆された。