[논문 리뷰] Hier ist wahrhaftig ein Loch im Himmel - The NGC 1999 dark globule is not a globule

Thomas Stanke, Amelia M. Stutz외 23명|Max Planck Institute for Plasma Physics|2010. 05. 12.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 2인용 수 11

한 줄 요약

논문은 NGC 1999의 어두운 패치를 밀도가 높은 구름이 아니라 V 380 Ori 시스템의 원시은하계 분출에 의해 형성된 성운 내의 공동으로 재정의한다. 허셜 위성의 적외선 원거리 맵은 구름의 질량과 일치하지 않는 복사량 감소를 보여주며, 마이크로파장 및 가까운 적외선 데이터는 발광이 없고 배경 항성은 낮은 투과도를 보여, 이 기능이 구름이 아니라 구멍임을 확인한다.

ABSTRACT

The NGC 1999 reflection nebula features a dark patch with a size of ~10,000 AU, which has been interpreted as a small, dense foreground globule and possible site of imminent star formation. We present Herschel PACS far-infrared 70 and 160mum maps, which reveal a flux deficit at the location of the globule. We estimate the globule mass needed to produce such an absorption feature to be a few tenths to a few Msun. Inspired by this Herschel observation, we obtained APEX LABOCA and SABOCA submillimeter continuum maps, and Magellan PANIC near-infrared images of the region. We do not detect a submillimer source at the location of the Herschel flux decrement; furthermore our observations place an upper limit on the mass of the globule of ~2.4x10^-2 Msun. Indeed, the submillimeter maps appear to show a flux depression as well. Furthermore, the near-infrared images detect faint background stars that are less affected by extinction inside the dark patch than in its surroundings. We suggest that the dark patch is in fact a hole or cavity in the material producing the NGC 1999 reflection nebula, excavated by protostellar jets from the V 380 Ori multiple system.

연구 동기 및 목표

• 오랫동안 별이 없는 구름으로 간주되어 온 NGC 1999 어두운 패치의 성격을 재평가한다.
• 70 및 160 µm에서 관측된 적외선 원거리 복사량 감소가 전경 흡수 구름에 의한 것인지, 아니면 공동에 의한 것인지 조사한다.
• 다양한 파장에서의 관측을 통해 어두운 기능의 질량 및 투과도 특성을 제약한다.
• 어두운 패치의 형태학적 특성과 해당 지역의 알려진 분출과의 관계를 규명한다.

제안 방법

• 어두운 패치 위치에서의 복사량 부족을 맵핑하기 위해 허셜 PACS를 사용해 적외선 원거리 광도를 확보한다 (70 및 160 µm).
• 구름의 냉각 먼지 방출을 탐지하기 위해 APEX LABOCA(350 µm) 및 SABOCA(870 µm)를 사용해 마이크로파장 연속 스펙트럼 맵을 확보한다.
• 가까운 적외선 영상 촬영을 통해 배경 항성의 탐지 및 어두운 패치를 통과하는 투과도 측정을 수행한다 (Magellan PANIC 기구 사용).
• 형상학적 특징을 파장 간 비교하기 위해 HST 및 DSS 적외선 영상 분석을 수행한다.
• 배경 항성의 $H-K_{\text{s}}$ 색상을 분석하여 시각적 투과도를 추정하고 어두운 패치 내외의 광학적 두께 차이를 유추한다.
• 먼지 투과도 및 온도 가정(예: 10 K)을 기반으로 복사량 감소 측정치와 질량 추정치를 결합하여 구름 질량 일관성을 시험한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 1999의 어두운 패치는 밀도가 높고 별이 없는 구름인가, 아니면 주변 성운 내의 공동인가?
• RQ2 관측된 70 및 160 µm 복사량 감소를 일으키는 데 필요한 질량은 얼마이며, 이는 구름과 일치하는가?
• RQ3 350 및 870 µm에서 마이크로파장 방출이 검출되지 않는다는 것은 냉각 먼지 질량이 유의미하게 부족함을 뒷받침하는가?
• RQ4 가까운 적외선 영상에서 탐지된 배경 항성은 어두운 패치 내에서 주변 지역보다 낮은 투과도를 보이는가?
• RQ5 V 380 Ori 시스템의 원시은하계 분출이 이 공동을 형성했을 수 있는가?

주요 결과

• 허셜 PACS 70 및 160 µm 맵은 어두운 패치 위치에서 복사량 감소를 보여주며, 상당한 차폐 특성을 나타낸다.
• 160 µm 복사량 감소를 일으키는 데 필요한 질량은 약 2.5 M☉로 추정되며, 이는 SABOCA 870 µm 관측에서 유도된 0.024 M☉ 이하의 상한선보다 훨씬 높다.
• 어두운 패치 위치에서 마이크로파장 방출이 검출되지 않으며, 10 K 먼지 온도 기준 3σ 상한선은 2.4 × 10⁻² M☉이다.
• 가까운 적외선 PANIC 영상은 어두운 패치 내에 다섯 개의 배경 항성을 탐지했으며, $H-K_{\text{s}}$ 색상은 평균 투과도 $A_V \sim 10$을 나타내며, 패치 외부의 $A_V \sim 12$보다 略로 낮다.
• 어두운 패치에서의 낮은 투과도는 이곳이 높은 밀도의 투명한 구름이 아니라 열량 밀도가 감소한 영역임을 시사한다.
• H$_2$ 좁은 밴드 영상에서는 어두운 패치와 정렬된 약한 확장된 버블 색상의 충격파가 나타나며, 이는 V 380 Ori의 쐐기형 분출이 이 구조를 형성했을 가능성을 시사한다.