[논문 리뷰] Emission lines from rotating proto-stellar jets with variable velocity profiles. I. Three-dimensional numerical simulation of the non-magnetic case

A. H. Cerqueira, P. F. Velázquez외 3명|ArXiv.org|2005. 10. 19.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 29인용 수 39

한 줄 요약

이 연구는 Yguazú-a 코드를 사용한 3D 유체역학 시뮬레이션을 통해 각운동량을 가진, 속도가 변하는 원형성 성간 분출류를 모델링하며, 진동과 간헐성을 포함한다. 그 결과, 이전에 분출류의 회전을 뒷받침하는 증거로 여겨졌던 방사속도 비대칭성은 실제로는 진동에 의한 것으로 설명될 수 있으며, 이는 자기중심력-관성 분출 모델을 확인하는 데 있어 이러한 비대칭성이 직접적인 증거로 간주되는 것에 의문을 제기한다.

ABSTRACT

Using the Yguazu-a three-dimensional hydrodynamic code, we have computed a set of numerical simulations of heavy, supersonic, radiatively cooling jets including variabilities in both the ejection direction (precession) and the jet velocity (intermittence). In order to investigate the effects of jet rotation on the shape of the line profiles, we also introduce an initial toroidal rotation velocity profile, in agreement with some recent observational evidence found in jets from T Tauri stars which seems to support the presence of a rotation velocity pattern inside the jet beam, near the jet production region. Since the Yguazu-a code includes an atomic/ionic network, we are able to compute the emission coefficients for several emission lines, and we generate line profiles for the H, [O I]6300, [S II]6716 and [N II]6548 lines. Using initial parameters that are suitable for the DG Tau microjet, we show that the computed radial velocity shift for the medium-velocity component of the line profile as a function of distance from the jet axis is strikingly similar for rotating and non-rotating jet models. These findings lead us to put forward some caveats on the interpretation of the observed radial velocity distribution from a few outflows from young stellar objects, and we claim that these data should not be directly used as a doubtless confirmation of the magnetocentrifugal wind acceleration models.

연구 동기 및 목표

• 분자성 분출류의 선형 프로파일에서 분출류의 회전과 진동이 미치는 형태와 운동학적 영향을 조사하는 것.
• DG Tau와 같은 마이크로젯에서 관측된 방사속도 비대칭성이 회전보다는 진동에 의해 더 잘 설명되는지 테스트하는 것.
• 방사속도 프로파일을 자기중심력-관성 분출 모델의 직접적 증거로 사용하는 데의 신뢰성을 평가하는 것.
• 변동하는 분출 속도와 방향, 복사 냉각 및 원자/이온 선 방출을 포함한 현실적인 분출 조건을 시뮬레이션하는 것.

제안 방법

• Hα, [O I] λ6300, [S II] λ6716, [N II] λ6548 선의 방출 계수를 계산하기 위해 내장된 원자/이온 네트워크를 갖춘 Yguazú-a 3D 유체역학 코드를 사용하였다.
• 초기 토로이드형 회전 속도 프로파일, 분출 방향의 진동, 간헐적인 분출 속도를 갖춘 분출류를 시뮬레이션하였다.
• 우주적 관련성을 확보하기 위해 DG Tau 마이크로젯의 초기 조건을 사용하였다.
• 분출축에 수직인 여러 공간 위치에서의 방출 선 프로파일에 대한 합성 데이터 큐브를 생성하였다.
• 선 프로파일에 고정밀 가우시안 성분을 피팅하고, 분출축에서의 거리에 따라 중간속도 성분(MVC)의 방사속도를 추출하였다.
• 회전, 진동, 양자 모두를 포함한 모델 간에 분출측과 반대측 사이의 시뮬레이션된 속도 비대칭성을 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 진동만으로도 분출류의 회전에 기대는 것으로 예상되는 방사속도 비대칭성을 선 프로파일에서 유사하게 생성할 수 있는가?
• RQ2 회전하는가 아닌가에 따라 분출축에서의 거리에 따른 중간속도 성분의 방사속도 프로파일은 어떻게 달라지는가?
• RQ3 DG Tau, RW Aur 등에서 관측된 속도 오프셋은 분출류의 내재된 회전이 아니라 진동에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ4 진동과 회전의 조합은 각각의 메커니즈다가 더 큰 속도 비대칭성을 만들어낼 수 있는가?
• RQ5 관측된 방사속도 패atters가 자기중심력-관성 분출 모델에 대한 불확실한 증거로 사용될 수 있는 정도는 어느 정도인가?

주요 결과

• 분출축에서의 거리에 따른 중간속도 성분(MVC)의 방사속도 이동은 회전하는가 아닌가에 관계없이 매우 유사하게 나타난다.
• 진동만으로도 MVC에서 |ΔVrad| ≤ 20 km s⁻¹의 체계적인 양측 속도 오프셋을 생성하며, DG Tau 및 기타 마이크로젯의 관측 결과와 일치한다.
• 진동과 회전의 조합은 약 40–80 km s⁻¹의 더 큰 오프셋을 생성하며, 여러 분출류에서 관측된 비대칭성과 일치한다.
• 역방향 진동은 더 작은, 더 덜 일관된 속도 오프셋을 생성하므로, 진동의 방향이 관측 가능한 비대칭성에 영향을 미친다는 것을 시사한다.
• DG Tau, Th28, RW Aur, LkHα 321에서 관측된 방사속도 비대칭성은 분출류의 회전 때문이라고 유일하게 기인할 수 없으며, 진동이 유사한 패tern을 생성할 수 있다.
• RW Aur에서 분출류의 명백한 회전 방향과 반대 방향으로 디스크가 회전하고 있다는 점은 회전 해석을 뒷받침하지 못하며, 진동 또는 내재된 비대칭성이 대안적 설명이 될 수 있음을 시사한다.