[논문 리뷰] GMOS-IFU Spectroscopy of 167-317 (LV2) Proplyd in Orion

M. J. Vasconcelos, A. H. Cerqueira외 3명|arXiv (Cornell University)|2005. 06. 14.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 오리온 프로플리드 167-317 (LV2)의 고해상도 GMOS-IFU 분광법를 통해 세 가지 속도 성분을 규명하였다: 시스템성 광화학적 증발 유량(28–33 km s⁻¹), 파장 이동된 제트(80–120 km s⁻¹), 그리고 약한 반대 제트(−75 ± 15 km s⁻¹). 저자들은 프로플리드의 질량 손실률을 (6.2 ± 0.6) × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹로 추정하였고, 제트의 질량 손실률은 (2.0 ± 0.7) × 10⁻⁸ M☉ yr⁻¹로 산정하여, T Tauri 유사 제트와 일관됨을 확인함.

ABSTRACT

We present high spatial resolution spectroscopic observations of the proplyd 167-317 (LV2) near the Trapezium cluster in the Orion nebula, obtained during the System Verification run of the Gemini Multi Object Spectrograph (GMOS) Integral Field Unit (IFU) at the Gemini South Observatory. We have detected 38 forbidden and permitted emission lines associated with the proplyd and its redshifted jet. We have been able to detect three velocity components in the profiles of some of these lines: a peak with a 28-33 km/s systemic velocity that is associated with the photoevaporated proplyd flow, a highly redshifted component associated with a previously reported jet (which has receding velocities of about 80-120 km/s with respect to the systemic velocity and is spatially distributed to the southeast of the proplyd) and a less obvious, approaching structure, which may possibly be associated with a faint counter-jet with systemic velocity of (-75 +/- 15) km/s. We find evidences that the redshifted jet has a variable velocity, with slow fluctuations as a function of the distance from the proplyd. We present several background subtracted, spatially distributed emission line maps and we use this information to obtain the dynamical characteristics over the observed field. Using a simple model and with the extinction corrected Halpha fluxes, we estimate the mass loss rate for both the proplyd photoevaporated flow and the redshifted microjet, obtaining (6.2 +/- 0.6) x 10^{-7} M_sun/year and (2.0 +/- 0.7) x 10^{-8} M_sun/year, respectively.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 통합장소 분광법를 활용하여 오리온 성운 내 프로플리드 167-317 (LV2)의 운동학적 구조를 조사하기.
• 발광선 프로파일 내 다중 속도 성분, 특히 파장 이동된 제트와 잠재적 반대 제트를 식별하고 특성화하기.
• 흡광 보정된 Hα 복사수준과 단순한 천체역학 모델을 이용하여 광화학적 증발 유량과 관련된 제트의 질량 손실률 추정하기.
• 공간적으로 해상도가 높은 발광선 비율, 예를 들어 ([NII]λ6548 + [NII]λ6583)/[NII]λ5754를 맵핑하여 소스 전역에서 전자 밀도 변화를 추론하기.

제안 방법

• 지미니 남부 관측소의 지미니 다중객체분광기(GMOS)를 이용하여 고공간 및 고스펙트럼 해상도의 통합장소단위(IFU) 분광법를 확보함.
• Hα, [O III]λ5007, [N II]선 포함 38개 금지선 및 허용선에 대해 배경 제거 및 공간 해상도가 높은 발광선 맵을 구축함.
• Hβ 흡광 계수(c_Hβ = 0.83)와 관계 c_Hβ = Kτ_Hα (K = 0.56)를 사용하여 Hα 복사수준을 보정함.
• 반구형 바람 모델을 적용하여 Hα 복사수준, 보정된 광도 및 이온화면 반경 r₀ = 7.9 × 10¹⁴ cm를 기반으로 입자 밀도 n₀ 및 질량 손실률 Ẇ 추정함.
• 제트를 반지름 r_B = 6.7 × 10¹⁴ cm인 구형 덩어리로 모델링하여, 복사수준, 속도(v_j = 180 km s⁻¹), 길이(L_j = 4.5 × 10¹⁵ cm)를 이용해 Ẇ_jet 추정함.
• 전자 밀도 추론을 위해 ([N II]λ6548 + [N II]λ6583)/[N II]λ5754 선비율 맵을 생성하였으며, 프로플리드 영역에서는 10⁵ cm⁻³ 이상의 값 관측함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 오리온 내 프로플리드 167-317 (LV2)의 발광선 프로파일에 존재하는 운동학적 성분은 무엇인가요?
• RQ2 관측된 파장 이동된 제트와 관련된 반대 제트의 증거가 있는가요?
• RQ3 광화학적 증발 흐름과 제트의 질량 손실률은 얼마이며, 일반적인 T Tauri 제트와 비교해보면 어떻게 되나요?
• RQ4 발광선 비율을 통해 유추된 전자 밀도는 프로플리드 및 제트 구조 전역에서 어떻게 공간적으로 변화하나요?
• RQ5 파장 이동된 제트의 속도는 이온화면으로부터의 거리에 따라 변동성이 있는가요?

주요 결과

• 발광선 프로파일에서 세 가지 명확한 속도 성분을 확인함: 시스템성 성분(28–33 km s⁻¹), 파장 이동된 제트(80–120 km s⁻¹), 그리고 약한 접근 성분(−75 ± 15 km s⁻¹)으로, 이는 반대 제트 존재를 시사함.
• 파장 이동된 제트는 프로플리드로부터의 거리에 따라 느린 변동을 보이며, 비균일한 분출 역학을 나타냄.
• 광화학적 증발 흐름의 질량 손실률은 (6.2 ± 0.6) × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹로 추정되었으며, 이는 이온화 환경에서의 광화학적 증발 모델과 일치함.
• 파장 이동된 제트의 질량 손실률은 (2.0 ± 0.7) × 10⁻⁸ M☉ yr⁻¹로 산정되었으며, 일반적인 T Tauri 별 제트와 유사함.
• ([N II]λ6548 + [N II]λ6583)/[N II]λ5754 선비율 맵은 프로플리드 영역에서 10⁵ cm⁻³ 이상의 전자 밀도를 보이며, 제트 영역에서 약간의 증가가 관측됨.
• 반대 제트는 Hα에서 파장 이동된 제트보다 최소 4배 이상 약한 강도를 보이며, 비록 운동학적 증거가 있으나 그 약한 성격과 탐지 난이도를 뒷받침함.