[論文レビュー] The Peculiar Nebula Simeis 57: I. Ionized Gas and Dust Extinction

F. P. Israel, M. Kloppenburg+2 more|NPARC|Nov 19, 2002

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、特異なネビュラ Simeis 57 の高分解能電波連続スペクトルマップを提示し、その放射が熱的で光学的薄いことを確認した。電子密度は約 100 cm⁻³、質量は数 10 個分の太陽質量程度である。主な発見は、A_V = 1.0 から 2.8 mag（平均 ≈2 mag）の範囲で変動するチリの消光が、ネビュラと密接に関連しているが、主にその前側に位置しており、100 μm ファイアインフラ赤外線放射と強い相関を示していることである。

ABSTRACT

We present high resolution radio continuum maps of the Galactic nebula Simeis 57 (= HS 191 = G 80.3+4.7) made with the WSRT and the DRAObservatory at frequencies of 609, 1412 and 1420 MHz. At optical and at radio wavelengths, the nebula has a peculiar ``S'' shape, crossed by long, thin and straight filaments. The radio maps, combined with other maps from existing databases, show essentially all radio emission from the peculiar and complex nebula to be thermal and optically thin. Although neither the distance nor the source of excitation of Simeis 57 are known, the nebula can only have a moderate electron density of typically n(e) = 100 cm-3. Its mass is also low, not exceeding some tens of solar masses. Peak emission measures are 5000 pc cm-6.Obscuring dust is closely associated with the nebula, but seems to occur mostly in front of it. Extinctions vary from A(V) = 1.0 mag to A(V) = 2.8 mag with a mean of about 2 mag. The extinction and the far-infrared emission at 100 microns are well-correlated.

研究の動機と目的

• 特異なネビュラ Simeis 57 の電波および光学的放射の性質を特定すること。このネビュラは S 字型の形状を示し、距離や電離源が確認されていない。
• 電波連続スペクトルおよび Hα データを用いて、電離ガスの性質（電子密度および質量）を評価すること。
• ネビュラの前側に位置するチリの消光の分布および広がりをマッピングし、その特徴を明らかにすること。また、遠赤外線放射との相関関係を評価すること。
• 多波長の電波および光学データを分析することで、ネビュラの運動距離および励起源に関する曖昧さを解消すること。
• 観測された構造が、ネビュラ内部のプロセスに起因するのか、それとも外部の遮蔽および前方のチリに起因するのかを明確にすること。

提案手法

• Westerbork合成電波望遠鏡および Dominion Radio Astrophysical Observatory を用いて、Simeis 57 の 608.5、1412、および 1420 MHz における高分解能電波連続スペクトル画像化。
• データの低減および画像化は AIPS を用い、Simeis 57 の領域における汚染を低減するため、Cygnus A の側 lob 応答を差し引いた。
• 1420 MHz の DRAO 電波マップと、1.6′ 解像度の Hα データ（Virginia Tech Spectral-Line Survey: VTSS）をクロス相関処理した。
• 電波対光学の放射度比（S₁₄₂₀ / F_Hα）= 1.1 × 10⁻¹⁴ Hz⁻¹ を用い、光学的薄い自由自由放射および Case B 再結合理論を仮定して、前方の消光を導出。
• 消光則 A(λ) ∝ λ⁻¹ を適用し、Hα 消光 A_α を視覚的消光 A_V ≈ 1.2 A_α に変換。
• A_V マップと IRAS の 100 μm 遠赤外線放射を比較し、チリの分布および消光との相関関係を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Simeis 57 の電波放射は熱的か非熱的か。これはその電離状態にどのような意味を持つのか。
• RQ2 Simeis 57 の電離ガスの電子密度および全質量は、その特異な形状と不明な距離を踏まえてどの程度か。
• RQ3 主なチリの消光はネビュラ内部にあるのか、それともその前側にあるのか。また、遠赤外線放射と空間的にどの程度相関しているか。
• RQ4 観測された光学的および電波的形状は、どの程度同じ電離プラズマをトレースしているのか。また、消光はその強度分布にどのように影響しているか。
• RQ5 Simeis 57 の領域において、視覚的消光 A_V と 100 μm 遠赤外線表面輝度の間の定量的関係は何か。

主な発見

• Simeis 57 のすべての電波放射は熱的で光学的薄であり、HII領域内の電離ガス由来であることが確認された。
• ネビュラの電子密度は約 100 cm⁻³ と中程度であり、全質量は数 10 個分の太陽質量に満たない。
• Simeis 57 の放射度は 5000 pc cm⁻⁶ を超えないため、低密度電離ガスに一致する。
• 視覚的消光は A_V = 1.0 から 2.8 mag の範囲で変動し、平均値は約 2 mag であり、以前の低分解能マップと良好に一致している。
• チリの消光と 100 μm 遠赤外線放射は強く相関しており、平均比は A_V / σ₁₀₀ = 0.016 mag/(MJy/ster) であった。
• ほとんどのチリはネビュラの前側に位置しているが、電離構造と密接に関連しており、共通の物理的起源または環境を示唆している。