[논문 리뷰] Dust emissivity in the Submm/Mm: SCUBA and SIMBA observations of Barnard 68

S. Bianchi, J. Gonçalves외 5명|ArXiv.org|2003. 01. 20.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 18인용 수 49

한 줄 요약

이 연구는 SCUBA와 SIMBA를 이용한 Barnard 68(정지 상태의 어두운 성운)의 관측을 통해 밀리미터 및 마이크로미터 영역에서 먼지 방출계수를 측정한다. 고해상도 투과도 지도와 연관된 밀리미터/서브밀리미터 먼지 방출을 분석하고, 반경 방향 온도 기울기를 모델링함으로써, 정규화된 먼지 방출계수를 유도한다. 그 결과 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{\text{V}} = 4.0 \pm 1.0 \times 10^{-5}$ 및 $\kappa_{1.2\text{mm}}/\kappa_{\text{V}} = 9.0 \pm 3.0 \times 10^{-6}$를 도출하였으며, 이는 밀도가 높은 성운 핵에서 입자 성장 또는 얼음 막대 형성의 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

We have observed the dark cloud Barnard 68 with SCUBA at 850 um and with SIMBA at 1.2 mm. The submillimetre and millimetre dust emission correlate well with the extinction map of Alves, Lada and Lada (2001).The A_V/850um correlation is clearly not linear and suggests lower temperatures for the dust in the inner core of the cloud. Assuming a model for the temperature gradient, we derive the cloud-averaged dust emissivities (normalised to the V-Band extinction efficiency) at 850 um and 1.2 mm. We find k_850um/k_V = 4.0 +/- 1.0 x 10^-5 and k_1.2mm/k_V = 9.0 +/- 3.0 x 10^-6. These values are compared with other determinations in this wavelength regime and with expectations for models of diffuse dust and grain growth in dense clouds.

연구 동기 및 목표

• Barnard 68과 같은 정지 상태이자 별이 없는 핵에서 서브밀리미터 및 밀리미터 영역의 먼지 방출계수를 측정하기 위해.
• 먼지 성질—특히 방출계수—가 희박한 간성간 매질에 비해 밀도가 높고 차가운 환경에서 어떻게 변화하는지 규명하기 위해.
• 예비성운 핵에서 먼지 방출계수에 영향을 주는 입자 성장 및 얼음 막대 형성의 역할을 평가하기 위해.
• 붕괴 이전 조건에서 서브밀리미터/밀리미터 먼지 방출이 기체 밀도의 추적자로 사용될 수 있는지 검증하기 위해.

제안 방법

• JCMT 및 SEST 망원경에 장착된 SCUBA 및 SIMBA 볼로메터 어레이를 이용해 Barnard 68의 850 μm 및 1.2 mm 먼지 방출 지도를 확보함.
• 서브밀리미터/밀리미터 지도를 SIMBA의 beam 해상도(24″ FWHM)와 픽셀 해상도(12″)에 맞추기 위해 정렬 및 스무딩 처리함.
• 배경 항성의 H-K 색색초과를 이용해 도출된 Alves 등(2001)의 고해상도 투과도 지도와 관측된 먼지 방출을 연관함.
• 먼지 가열 모델을 기반으로 외곽 온도 $T_{\text{ext}} = 14 \pm 2$ K를 사용하여 성운 내 반경 방향 온도 기울기를 모델링함.
• 관측된 $A_V$ 대 $I_\nu$ 상관관계를 적합하여 $\kappa_\nu / \kappa_{\text{V}}$를 유도하고, V-대역 투과도 효율에 따라 정규화함.
• 관측 조건을 재현하기 위해 24″ 해상도와 12″ 픽셀을 사용한 시뮬레이션된 방출 지도를 활용하여 온도 기울기 모델 하에서 방출계수를 도출함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Barnard 68의 밀도가 높은 핵에서 850 μm 및 1.2 mm에서의 먼지 방출계수는 얼마이며, 희박한 은하간 매질의 값과 비교해 어떻게 다를까?
• RQ2 관측된 방출계수 프로파일은 밀도가 높은 핵에서 입자 성장 또는 얼음 막대 형성의 가능성을 시사하는가?
• RQ3 방출계수 비율 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{1.2\text{mm}}$에서 유도된 스펙트럼 지수 $\beta$는 표준 먼지 모델의 예상과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 비선형적인 $A_V$ 대 850 μm 방출 상관관계는 성운 핵에서 온도 기울기가 존재함을 어느 정도 시사하는가?

주요 결과

• V-대역 투과도에 대해 정규화된 850 μm 먼지 방출계수는 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{\text{V}} = 4.0 \pm 1.0 \times 10^{-5}$이다.
• V-대역 투과도에 대해 정규화된 1.2 mm 방출계수는 $\kappa_{1.2\text{mm}}/\kappa_{\text{V}} = 9.0 \pm 3.0 \times 10^{-6}$이다.
• 850 μm에서 유도된 방출계수는 희박한 은하간 먼지보다 높으며, 이는 밀도가 높은 핵에서 입자 성장 또는 얼음 막대 형성의 가능성을 시사한다.
• 방출계수 비율은 스펙트럼 지수 $\beta > 2$를 암시하지만, 1-\sigma 불확실성 범위 내에서는 $\beta = 2$도 가능하다.
• 비선형적인 $A_V$ 대 850 μm 방출 상관관계는 성운 핵에서 더 차가운 먼지가 존재하는 온도 기울기가 존재함을 지지한다.
• 850 μm 및 1.2 mm에서 CO 선 방출에 의한 오염은 무시할 만큼 작으며, 이는 먼지 방출 측정의 신뢰성을 확인한다.