[論文レビュー] To see or not to see a Bow Shock: Identifying Bow Shocks with H-Alpha Allsky Surveys

Daniel Brown, Dominik J. Bomans|ArXiv.org|May 5, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 15

ひとこと要約

本稿では、Hα全天サーベイ（SHASSA/VTSS）を用いてOB星周囲のバッシュックを検出する新規手法を提示する。IRAS時代の手法に比べ、星の自己運動方向とバッシュックの対称軸を一致させるために半径方向距離プロファイルを活用することで、向上した。この手法により、8つの新しいバッシュックが同定され、ISM密度（約1 cm⁻³）および温度（約10⁴ K）が得られ、温い電離ガス媒体（Warm Ionised Medium）と整合的であり、HαがISM構造の強力なプローブであることが裏付けられた。

ABSTRACT

OB-stars have the highest luminosities and strongest stellar winds of all stars, which enables them to interact strongly with their surrounding ISM, thus creating bow shocks. These offer us an ideal opportunity to learn more about the ISM. They were first detected and analysed around runaway OB-stars using the IRAS allsky survey by van Buren et al. (1995). Using the geometry of such bow shocks information concerning the ISM density and its fluctuations can be gained from such infrared observations. As to help to improve the bow shock models, additional observations at other wavelengths, e.g. H-Alpha, are most welcome. However due to their low velocity these bow shocks have a size of ~1 degrees, and could only be observed as a whole with great difficulties. In the light of the new H-Alpha allsky surveys (SHASSA/VTSS) this is no problem any more. We developed different methods to detect bow shocks, e.g. the improved determination of their symmetry axis with radial distance profiles. Using two H-Alpha-allsky surveys (SHASSA/VTSS), we searched for bow shocks and compared the different methods. From our sample we conclude, that the correlation between the direction of both proper motion and the symmetry axis determined with radial distance profile is the most promising detection method. We found eight bow shocks around HD 17505, HD 24430, HD 48099, HD 57061, HD 92206, HD 135240, HD 149757, and HD 158186 from 37 candidates taken from van Buren et al. (1995). Additionally to the traditional determination of ISM parameters using the standoff distance of the bow shock, another approach was chosen, using the thickness of the bow-shock layer. Both methods lead to the same results, yielding densities (~1 cm^{-3}) and the maximal temperatures (~10^4 K), that fit well to the up-to-date picture of the Warm Ionised Medium.

研究の動機と目的

• 低解像度のIRASデータに起因する制限を克服し、Hα全天サーベイを用いてOB星周囲のバッシュックをより効果的に検出すること。
• 半径方向距離プロファイルを用いたバッシュックの対称軸を特定する堅牢な手法の開発。
• 星の自己運動方向とバッシュックの対称軸の相関関係を用いて、バッシュック同定の妥当性を検証すること。
• スタンドオフ距離および層厚さの両手法を用いて、バッシュックの形態からISMパラメータ（密度および温度）を導出すること。
• Hα線放出が温い電離ガス媒体およびISM構造のプローブとしての可能性を評価すること。

提案手法

• 全天カバーを実現するため、南半球のSHASSAおよび北半球のVTSSの2つのHα全天サーベイを用いた。
• 候補バッシュックの対称軸を特定するために半径方向距離プロファイル分析を適用し、従来手法に比べて高い一致精度を達成した。
• 得られた対称軸を中央星の自己運動方向と照合することで、バッシュック同定の妥当性を検証した。
• ISMパラメータを導出するために2つの独立した手法を用いた：スタンドオフ距離法およびバッシュック層の厚さ法。
• 既存のIRASデータおよびHipparcos自己運動カタログを用いて結果の妥当性を検証した。
• 選択された候補の衝撃特徴を確認するため、分光データ（IUE、Canadian Galactic Plane Survey）を用い、N v、Si iv、C ivの吸収プロファイルを分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Hα全天サーベイは、角サイズが約1°と小さいにもかかわらず、OB星周囲のバッシュックを信頼性高く検出可能か？
• RQ2 半径方向距離プロファイル法は、従来の手法に比べて対称軸の特定精度を向上させるか？
• RQ3 バッシュックの対称軸と星の自己運動方向の相関関係は、バッシュック形態の信頼性ある指標となるか？
• RQ4 スタンドオフ距離法と層厚さ法は、ISMパラメータの推定において一貫性のある結果をもたらすか？
• RQ5 分光データは、候補バッシュックのHα線放出構造の衝撃起源を確認できるか？

主な発見

• 37個の候補から、HD 17505、HD 24430、HD 48099、HD 57061、HD 92206、HD 135240、HD 149757、HD 158186周囲の8つの新しいバッシュックが同定された。
• 半径方向距離プロファイル法と自己運動方向との一致を組み合わせた手法が、最も信頼性の高い検出技術であることが判明した。
• ISM密度は約1 cm⁻³と推定され、温い電離ガス媒体モデルと整合的であった。
• 衝撃層の最大温度は約10⁴ Kであり、温い電離ガス媒体の予想と一致した。
• HD 48099、HD 57060、HD 135240の分光解析により、低励起温度（約15,000 K）のN v、Si iv、C iv吸収線が確認され、衝撃特徴が裏付けられた。
• HD 17505の速度プロファイルは、バッシュック運動論と整合的であり、同定の妥当性を支持した。