[論文レビュー] Tracing jet emission at the base of a high-mass YSO. First AMBER/VLTI observations of the Brγemission in IRAS 13481-6124

A. Caratti o Garatti, B. Stecklum+10 more|Figshare|Mar 22, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、高質量の若い星形成対象であるIRAS 13481-6124におけるBrγ線発光の、AMBER/VLTIを用いた中分解能干渉測定の初報である。Brγ発光は主に高速の流れを示す（最大500 km s⁻¹）、方向性のあるイオン化ジェット由来であることが判明した。一方、低速成分は中心源の2 au以内のガスを示しており、おそらくジェットの基部またはディスク風領域であるとされる。

ABSTRACT

To probe the circumstellar environment of IRAS 13481-6124, a 20 M_sun high-mass young stellar object (HMYSO) with a parsec-scale jet and accretion disc, we investigate the origin of its Brγ-emission line through NIR interferometry. We present the first AMBER/VLTI observations of the Brγ-emitting region in an HMYSO at R~1500. Our AMBER/VLTI observations reveal a spatially and spectrally resolved Brγ-line in emission with a strong P Cygni profile, indicating outflowing matter with a terminal velocity of ~500 km/s. Visibilities, differential phases, and closure phases are detected in our observations within the spectral line and in the adjacent continuum. Both total visibilities (continuum plus line emitting region) and pure-line visibilities indicate that the Brγ-emitting region is more compact (2-4 mas in diameter or ~6-13 au at 3.2 kpc) than the continuum-emitting region (~5.4 mas or ~17 au). The absorption feature is also spatially resolved at the longest baselines (81 and 85 m) and has a visibility that is slightly smaller than the continuum-emitting region. The differential phases at the four longest baselines display an \u2018S\u2019-shaped structure across the line, peaking in the blue- and red-shifted high-velocity components. The calibrated photocentre shifts are aligned with the known jet axis, i.e they are probably tracing an ionised jet. The high-velocity components (v_r~100-500 km/s) are located far from the source, whereas the low-velocity components (0-100 km/s) are observed to be closer, indicating a strong acceleration of the gas flow in the inner 10 au. Finally, a non-zero closure phase along the continuum is detected. By comparing our observations with the synthetic images of the continuum around 2.16 um, we confirm that this feature originates from the asymmetric brightness distribution of the continuum owing to the inclination of the inner disc.

研究の動機と目的

• 高解像度干渉測定を用いて、高質量YSOであるIRAS 13481-6124におけるBrγ発光線の起源を調査すること。
• Brγ発光が、降着、噴出、またはジェット構造のいずれに起因するかを特定すること。
• 発光線の空間的・スペクトル的構造を解明し、発光起源に関する競合する物理的モデルを区別すること。
• イオン化噴出流の幾何学的形状と運動学的性質、および中心降着ディスクやパーセクスケールのジェットとの関係を制約すること。

提案手法

• AMBER装置を用いたVLTIにおける中分解能（R ≈ 1500）近赤外干渉測定を実施し、IRAS 13481-6124のBrγ線発光を観測した。
• Brγスペクトル線および隣接する連続スペクトルにおける全輝度、相対位相差、クロージャ位相差を測定し、空間的構造と非対称性を調査した。
• 相対位相差から得られた校正済み光中心シフトを用いて、移動するガス成分の方向と広がりを追跡した。
• 2.16 µmの連続スペクトルの合成画像と観測された干渉測定量を比較し、非対称性がディスクの傾きに起因することを解釈した。
• Brγ線のP Cygniプロファイルを分析し、噴出速度と質量損失特性を推定した。
• 可視度および位相差の挙動に基づき、高速成分（100–500 km s⁻¹）と低速成分（0–100 km s⁻¹）を区別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IRAS 13481-6124におけるBrγ発光線の空間的起源は何か？ そして、降着、ディスク風、ジェットのどの物理的構造が支配的か？
• RQ2 Brγ発光ガスの運動学的性質と幾何学的形状は、既知のパーセクスケールの方向性のあるジェットおよび内側ディスクとどのように関係しているか？
• RQ3 Brγ発光は空間的に分解可能か？ その可視度プロファイルは、発光領域のサイズと構造をどのように示しているか？
• RQ4 観測された光中心シフトの原因は何か？ そして、ジェット軸および速度成分とどのように整合しているか？
• RQ5 干渉測定データは、イオン化ジェット発光と、降着流や降下流といった他の可能性のある発光源を区別できるか？

主な発見

• Brγ発光線は、終端速度が約500 km s⁻¹の強いP Cygniプロファイルを示しており、高速なイオン化噴出流を示している。
• Brγ発光領域は、連続スペクトル領域（~5.4 mas、または~17 au）よりも小さく、2–4 mas（3.2 kpcの距離で~6–13 au）である。
• 高速成分（100–500 km s⁻¹）は、長い基線で空間的に分解可能であり、既知のジェット軸に沿った光中心シフトを示しており、方向性のある噴出流であることを示している。
• 低速成分（0–100 km s⁻¹）はよりコンパクト（≤2 au）であり、中心源付近のジェット基部またはディスク風領域由来である可能性が高い。
• 相対位相差は、青方および赤方の高速成分の翼部でピークを示す'S'字型の構造を示しており、非対称で噴出する運動を確認している。
• 連続スペクトルにおける非ゼロのクロージャ位相差は、傾いた内側ディスクの非対称な明るさ分布に起因するものであり、ジェット自体の内在的非対称性とは無関係である。