[論文レビュー] TIMASSS: The IRAS16293-2422 Millimeter And Submillimeter Spectral Survey. I. Observations, calibration and analysis of the line kinematics

E. Caux, C. Kahane+16 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Mar 28, 2011

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 114被引用数 85

ひとこと要約

本稿では、太陽型の原始星であるIRAS16293-2422に対するTIMASSSスペクトル調査を、IRAM 30 mおよびJCMT 15 m電波望遠鏡を用いて、広範なミリ波およびサブミリ波線スペクトル調査として実施する。200 GHzにわたる範囲で4,000本以上の線を検出し、70種の分子を同定した。二重星系においては2つの異なるドップラー速度成分が明らかとなり、源Aでは上エネルギー準位が高くなるにつれて線幅が広がる傾向を示しており、約1 M⊙の物体へのガスの降着を示唆するが、源Bでは同様の傾向は認められず、はるかに低い質量（約0.1 M⊙）である可能性を示唆している。

ABSTRACT

While unbiased surveys observable from ground-based telescopes have previously been obtained towards several high mass protostars, very little exists on low mass protostars. To fill up this gap, we carried out a complete spectral survey of the bands at 3, 2, 1 and 0.8 mm towards the solar type protostar IRAS16293-2422. The observations covered about 200\,GHz and were obtained with the IRAM-30m and JCMT-15m telescopes. Particular attention was devoted to the inter-calibration of the obtained spectra with previous observations. All the lines detected with more than 3 sigma and free from obvious blending effects were fitted with Gaussians to estimate their basic kinematic properties. More than 4000 lines were detected (with sigma \geq 3) and identified, yielding a line density of approximatively 20 lines per GHz, comparable to previous surveys in massive hot cores. The vast majority (~2/3) of the lines are weak and due to complex organic molecules. The analysis of the profiles of more than 1000 lines belonging 70 species firmly establishes the presence of two distinct velocity components, associated with the two objects, A and B, forming the IRAS16293-2422 binary system. In the source A, the line widths of several species increase with the upper level energy of the transition, a behavior compatible with gas infalling towards a ~1 Mo object. The source B, which does not show this effect, might have a much lower central mass of ~0.1 Mo. The difference in the rest velocities of both objects is consistent with the hypothesis that the source B rotates around the source A. This spectral survey, although obtained with single-dish telescope with a low spatial resolution, allows to separate the emission from 2 different components, thanks to the large number of lines detected. The data of the survey are public and can be retrieved on the web site http://www-laog.obs.ujf-grenoble.fr/heberges/timasss.

研究の動機と目的

• 低質量原始星IRAS16293-2422、太陽型原始星系の完全で偏りのないミリ波およびサブミリ波スペクトル調査を実施すること。
• 高質量ホットコアと比較して、低質量原始星に対する包括的なスペクトル調査が不足しているという問題を解決すること。
• 多数の検出された分子線を用いて、二重星の各成分AおよびBからの放射を分離するため、源の運動的構造を解析すること。
• 特に源Aにおける降着の兆候をテストするため、2つの成分におけるガスの物理的状態と力学的状態を特定すること。
• 今後の低質量星形成に関するastro化学的および物理的研究のため、公開可能な高分解能スペクトル線データベースを提供すること。

提案手法

• IRAM 30 mおよびJCMT 15 m電波望遠鏡を用いて、200 GHzのスペクトル調査を実施し、約300時間の積分時間のデータを取得した。
• 2台の望遠鏡間でのデータのきめ細やかな校正を実施し、スペクトルの一貫性とフラックスの正確性を確保した。
• CASSISおよびGILDAS-CLASSソフトウェアパッケージを用いて、S/N比が3以上で、混合が最小限に抑えた線を同定した。
• 検出された線をガウスプロファイルでフィッティングし、ライン中心周波数、全幅半最大（FWHM）、積分輝度などの運動的パラメータを導出した。
• 上エネルギー準位に応じた線幅の依存性を分析し、降着や回転などの力学的プロセスを推定した。
• 線の静止周波数およびドップラー速度オフセットを用いて、二重星系における2つの成分AおよびBからの放射を区別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3, 2, 1, 0.8 mmバンドにおける低質量原始星IRAS16293-2422の分子線の内容と運動的構造は何か？
• RQ2 線の運動的性質に基づいて、二重星系の2つの成分（AおよびB）の放射を分離できるか？
• RQ3 源Aにガスの降着の兆候が認められるか？具体的には、遷移の上エネルギー準位が高くなるにつれて線幅が広がる傾向があるか？
• RQ4 2つの成分の運動的挙動から、推定される力学的質量は何か？
• RQ5 源Aと源Bにおける物理的状態と分子励起状態にはどのような相違があるか？

主な発見

• S/N比が3以上の線を合計4,037本検出し、線密度は約20本/GHzに達し、高質量ホットコアと同等の水準であった。
• 検出された線の約2/3が複雑な有機分子由来であり、低質量原始星における豊富な化学反応を示している。
• 70種の分子から得られた1,000本以上の線の運動的解析により、二重星の成分AおよびBに対応する2つの明確な速度成分が判明した。
• 源Aでは、遷移の上エネルギー準位が高くなるにつれて線幅が広がる傾向が認められ、中心質量が約1 M⊙の物体へのガスの降着を示唆する特徴であった。
• 源Bでは同様の傾向は認められず、中心質量が約0.1 M⊙とはるかに小さい可能性を示唆しており、低質量天体またはより静穏な環境であると考えられる。
• 2つの成分間の速度オフセットは、源Bが源Aの周囲を公転していることを支持するもので、二重星系の構成を裏付けた。