[논문 리뷰] First results from the CALYPSO IRAM-PdBI survey. I. Kinematics of the inner envelope of NGC1333-IRAS2A

S. Maret, А. Беллоче외 6명|SPIRE - Sciences Po Institutional REpository|2014. 01. 27.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 20인용 수 17

한 줄 요약

NGC1333-IRAS2A에서의 고해상도 ALMA 유사 관측에서 메탄올 선을 분석한 결과, 분출 방향과 수직인 속도 기울기가 약간 관측되었으며, 이는 케플러 운동 디스크와 일치하지 않음. 대신 0.1–0.2 M☉의 태양질량을 가진 형성 중인 별 주위에 낙하하는, 가능하면 느리게 회전하는 내부 화두를 지닌 구조가 더 유력함. 이는 디스크가 존재한다면 L1527-IRS보다 더 작을 수 있으며, 더 이른 진화 단계임을 시사함.

ABSTRACT

The structure and kinematics of Class 0 protostars on scales of a few hundred AU is poorly known. Recent observations have revealed the presence of Keplerian disks with a diameter of 150-180 AU in L1527-IRS and VLA1623A, but it is not clear if such disks are common in Class 0 protostars. Here we present high-angular-resolution observations of two methanol lines in NGC1333-IRAS2A. We argue that these lines probe the inner envelope, and we use them to study the kinematics of this region. Our observations suggest the presence of a marginal velocity gradient normal to the direction of the outflow. However, the position velocity diagrams along the gradient direction appear inconsistent with a Keplerian disk. Instead, we suggest that the emission originates from the infalling and perhaps slowly rotating envelope, around a central protostar of 0.1-0.2 M$_\odot$. If a disk is present, it is smaller than the disk of L1527-IRS, perhaps suggesting that NGC1333-IRAS2A is younger.

연구 동기 및 목표

• Class 0 형성 중 별인 NGC1333-IRAS2A의 내부 화두 운동학을 아크초 이하의 해상도로 탐구하기.
• Class 0 형성 중 별의 내부 영역에 케플러 운동 디스크가 존재하는지 확인하기.
• 메탄올 선 방출을 추적자로 사용하여 중심 형성 중 별계의 역학 질량 및 구조적 특성을 평가하기.
• L1527-IRS 및 VLA1623A와 같은 알려진 Class 0 천체와의 운동학적 구조 비교하기.
• 낙하와 회전이 내부 화두 구조 형성에 미치는 영향 평가하기.

제안 방법

• IRAM Plateau de Bure 간섭계(PdBI)를 사용하여 1 mm 및 3 mm에서 두 개의 메탄올 선을 고각해상도로 관측함 (A 및 C 구성).
• 가능한 속도 기울기 방향을 따라 위치-속도(P-V)도를 작성하여 케플러 운동 회전의 존재 여부를 검증함.
• 가우시안 및 점원천 가시성 함수 피팅을 가시성 자료에 적용하여 소스 크기 및 형태 추정함.
• 역학 질량는 $ M_{\mathrm{dyn}} \sim (1-2) r v^2 / G $ 관계를 사용하여 추정함. 이는 비틀림 평형 또는 케플러 운동을 가정함.
• 관측 결과와 비교하기 위해 중심 질량이 0.01–0.2 M☉ 범위에서 변하는 케플러 운동 디스크에 대한 시뮬레이션 P-V도를 계산함.
• 좁은 선폭과 공간적 일관성이 있는 선 방출에 집중하여 비결합된 분출 물질을 배제함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC1333-IRAS2A의 내부 화두는 케플러 운동 디스크의 운동학적 징후를 보이는가?
• RQ2 메탄올 선 운동학을 기반으로 중심 형성 중 별계의 역학 질량는 얼마인가?
• RQ3 관측된 속도 기울기는 디스크 내 회전과 일치하는가, 아니면 낙하 지배 운동과 일치하는가?
• RQ4 방출 영역의 크기 및 구조는 L1527-IRS와 같은 다른 알려진 Class 0 형성 중 별과 비교해 어떻게 다른가?
• RQ5 메탄올 방출은 뜨거운 코리노 또는 행성계 디스크에서 기인할 수 있으며, 이는 시스템의 진화 단계에 어떤 제약을 둔다?

주요 결과

• 메탄올 방출은 분출 축과 수직 방향으로 약간의 속도 기울기를 보이는 영역을 추적하며, 가능한 회전 또는 비대칭 낙하를 시사함.
• 위치-속도도에서 케플러 운동 디스크의 특징인 双피크 구조가 관측되지 않음. 이는 상당한 케플러 운동 디스크가 존재하지 않음을 배제함.
• 중앙 질량 0.1 M☉의 케플러 운동 디스크는 P-V도에서 두 개의 뚜렷한 피크를 만들어내야 하며, 이는 관측 결과에서 부재함.
• 45 AU 반경에서의 관측 선폭(1.65 km/s HWHM)은 그 반경 내 역학 질량 0.1–0.2 M☉를 암시함. 이는 저질량 형성 중 별과 일치함.
• 방출은 해상도가 높은 케플러 운동 디스크보다는 낙하하는, 가능하면 느리게 회전하는 화두로 설명하는 것이 가장 적절함.
• 디스크가 존재한다면, 그 크기는 45 AU(0.4″) 이하여야 하며, L1527-IRS에서 관측된 150–180 AU 디스크보다 더 작음. 이는 더 이른 진화 단계일 가능성을 시사함.