[논문 리뷰] Clumpy ultracompact HII regions -- III. Cometary morphologies around stationary stars

R. J. R. Williams, J. E. Dyson외 1명|arXiv (Cornell University)|1996. 03. 01.

Astro and Planetary Science참고 문헌 1인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 별이 고속으로 움직이지 않더라도, 덩어리진 분자의 물질에서 비대칭적인 질량 적재가 일어날 경우, 정지한 별 주변에 활성성 초고밀도 H II 영역이 형성될 수 있다고 제안한다. 모델은 질량 적재의 기울기가 존재할 경우 초음속의 이온화된 분출류를 만들어내며, 이는 코메트 모양을 띠게 되고, 높은 별의 속도나 Bow shock를 가정하지 않더라도 관측된 속도 기울기와 형태적 특징을 재현한다.

ABSTRACT

Cometary ultracompact HII regions have been modelled as the interaction of the hypersonic wind from a moving star with the molecular cloud which surrounds the star. We here show that a similar morphology can ensue even if the star is stationary with respect to the cloud material. We assume that the HII region is within a stellar wind bubble which is strongly mass loaded: the cometary shape results from a gradient in the distribution of mass loading sources. This model circumvents problems associated with the necessarily high spatial velocities of stars in the moving star models.

연구 동기 및 목표

• 코메트형 초고밀도 H II 영역에 대해 움직이는 별 Bow shock 모델에서 요구하는 높은 별의 속도 문제를 해결하기 위해.
• 질량 적재가 공간적으로 비대칭적일 경우 정지한 별 주변에서도 코메트형 형태가 나타날 수 있는지 조사하기 위해.
• 덩어리진 분자의 가스 구조가 이온화된 분출류의 형태에 미치는 역할을 탐구하기 위해.
• 관측된 공간적 및 운동학적 불일치 문제를 피하는 Bow shock 모델의 대안을 제공하기 위해.
• 질량 적재 기울기가 초고밀도 H II 영역에서 관측 가능한 속도 구조와 코메트형 형태를 어떻게 만들어내는지 모델링하기 위해.

제안 방법

• 중앙에 정지한 별이 있으며, 초음속의 별풍이 분자의 덩어리에서 질량을 적재하는 것을 가정한다.
• 별을 통과하는 평면에서 거리가 멀어질수록 기하급수적으로 감소하는 질량 적재 속도를 사용하여 비대칭성을 만든다.
• 공간적으로 변화하는 질량 적재를 고려한 정 steady-state, 초음속 유동 모델을 사용하여 재결합 front의 위치를 구한다.
• 수소역학 방정식을 사용하여 이온화된 기체의 유동을 기술하며, 재결합 front는 질량 적재가 높은 쪽에 있는 이온화된 기체를 가두어 놓는다.
• 관측 가능한 선속도 차이를 예측하기 위해 속도 채널 맵을 분석한다.
• 예측된 형태와 운동학을 관측된 초고밀도 H II 영역와 비교하며, 특히 비대칭적인 속도 기울기를 보이는 영역에 중점을 둔다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중앙 별의 고속 운동이 필요 없이도 초고밀도 H II 영역의 코메트형 형태가 형성될 수 있는가?
• RQ2 덩어리진 분자의 물질에서 비대칭적인 질량 적재는 이온화된 분출류의 형태와 운동학에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 이러한 비대칭적 질량 적재 시스템의 통합 및 채널 맵에서 기대되는 속도 구조는 무엇인가?
• RQ4 관측된 머리와 尾부 사이의 속도 차이가 정지한 별 모델과 비대칭적 질량 적재로 설명될 수 있는가?
• RQ5 이 모델에서 어떻게 낫 모양의 꼬리나 아치형 구조 같은 형태적 특징이 나타나는가?

주요 결과

• 질량 적재가 한쪽 쪽에 집중되어 있을 경우, 정지한 별 주변에도 코메트형 형태가 형성될 수 있으며, 이는 높은 별의 속도가 필요 없음을 의미한다.
• 모델은 머리와 尾부 사이에 최대 약 ~2v_R sin i의 속도 차이를 예측하며, v_R ~ 10–20 km s⁻¹로, 일부 천체에서 관측된 8–12 km s⁻¹의 차이와 일치한다.
• 재결합 front는 질량 적재가 높은 쪽에 별에 가까이 고정되어 있으며, 반대로 이온화된 기체는 더 멀리 뻗어 나가 꼬리 형태를 이룬다.
• 질량 적재 분포의 정확한 형태에 관계없이, 한 방향으로 단조롭게 감소하는 한, 형태는 매우 강건하다.
• 더 온화한 비대칭성에서는 아치형 형태가 나타나며, 이는 쉘 구조와 코메트 구조 사이의 자연스러운 전이를 이룬다.
• 이 모델은 대칭축에 수직인 관측된 속도 기울기를 설명하며, 일부 고해상도 관측에서 코메트형 초고밀도 H II 영역에 대해 일치한다.