[논문 리뷰] Kinematics of the Nebular Complex MH9/10/11 Associated with HoIX X-1

P. Abolmasov, А. В. Моисеев|ArXiv.org|2008. 06. 27.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 3인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 초거대 항성 질량 홀로우(HoIX X-1) 주변의 성운 복합체 MH9/10/11의 운동학적 특성을 분석하기 위해 스캐닝 패브리-페로 간섭계를 사용한다. 이는 버블 성운 MH9/10에서의 이방성 팽창(20–70 km s⁻¹)과 MH11에서의 정적·저속도 분산(≤15 km s⁻¹)을 드러내며, 태양계 산소 농도를 가진 경량 극자외선(EUV) 원천의 광학적 이온화를 시사한다. 이 원천의 빛의 세기는 약 10³⁹ erg s⁻¹이며, 이는 현재까지 ULX와 연관된 EUV 원천에 대한 가장 강력한 증거를 제공한다.

ABSTRACT

We report the results of our observations of the nebular complex MH9/10/11, associated with the ULX HoIX X-1, with scanning Fabry-Perot Interferometer. Two regions differing by their kinematics and line ratios may be distinguished, roughly corresponding to the bubble nebula MH9/10 and fainter HII-region MH11. For MH9/10 we find the expansion rate of 20-70km/s that is different for the approaching and receding parts. MH11 is characterised by very low velocity dispersion (less than or about 15km/s) and nearly constant line-of-sight velocities. Properties of MH11 may be explained by photoionization of gas with hydrogen density of about 0.2cm^-3. Luminosity required for that should be of the order of 10^39erg/s. Similar power source is required to explain the expansion rate of MH9/10. Modelling results also indicate that oxygen abundance in MH11 is about solar.

연구 동기 및 목표

• 초거대 항성 질량 홀로우(HoIX X-1)와 관련된 성운 복합체 MH9/10/11의 운동학적 구조와 이온화 메커니즘을 조사하기 위해.
• 특히 MH11에서 충격파 또는 광이온화가 주요 흥(excitation) 기여를 하는지 판단하기 위해.
• 스펙트럼 선형 프로파일을 사용하여, 특히 MH11에서의 밀도, 이온화 원천의 빛 세기, 금속성 농도 등의 물리적 조건을 제약하기 위해.
• 팽창하는 껍질 MH9/10의 역학적 연령과 기계적 빛 세기를 추정하기 위해.
• 복사력과 운동량 기반 힘의 상대적 기여를 ULX 성운의 형성에 평가하기 위해.

제안 방법

• 고해상도 스펙트럼 해상도(30–35 km s⁻¹)로 [O iii] λ5007 및 [S ii] λ6717 방출선을 취하기 위해 스캐닝 패브리-페로 간섭계를 사용하였다.
• 선형 프로파일의 선형 속도와 속도 분산 측정을 위해 고정된 기기 프로파일 폭(30–34 km s⁻¹)을 사용한 보이트 프로파일 피팅을 데이터 감소에 적용하였다.
• X선 원천을 관통하는 PA = 131° 방향의 슬릿을 따라 공간적으로 해상선된 선형 프로파일 파rameter를 추출하여 속도 기울기 맵을 작성하였다.
• 관측된 [O iii]/Hβ 선비, Hβ 빛 세기(~3×10³⁶ erg s⁻¹), 크기(~200 pc)를 사용하여 MH11에 대한 광이온화 모델링을 적용하여 이온화 원천의 특성을 추론하였다.
• MH9/10의 효과적인 충격 이전 밀도는 운동학적 팽창 속도와 역학적 연령 계산을 통해 추정되었다.
• 흑체 모델(T ~ (1–2)×10⁵ K, 등방성 빛 세기 ~10³⁹ erg s⁻¹)을 사용하여 MH11을 이온화시키기 위한 EUV 원천을 피팅하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 성운 복합체 MH9/10/11의 운동학적 구조는 무엇이며, 버블 성운 MH9/10과 더 희미한 HII 영역 MH11 사이에서 어떻게 다를까?
• RQ2 MH11의 이온화가 충격파에 의해 유도되는지, 광이온화에 의해 유도되는지이며, 후자의 경우 필요한 물리적 조건은 무엇인가?
• RQ3 팽창 껍질 MH9/10의 기계적 빛 세기와 역학적 연령은 얼마이며, HoIX X-1의 X선 빛 세기와 비교해보면 어떻게 되는가?
• RQ4 관측된 선비를 설명하기 위해 필요한 이온화 원천의 빛 세기와 스펙트럼 온도는 무엇인가?
• RQ5 MH11의 산소 농도는 얼마이며, 이는 이온화 메커니즘의 해석에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• MH9/10의 팽창 속도는 시스템적 속도 60 km s⁻¹를 기준으로 -23 km s⁻¹(가까워지는)에서 +71 km s⁻¹(멀어지는)까지 변동하며, 이는 이방성 팽창을 시사한다.
• MH9/10의 역학적 연령은 약 0.7 Myr로 추정되며, 관련된 항성 연합의 연령과 일치한다.
• MH9/10를 추진하기 위해 필요한 기계적 빛 세기는 약 3×10³⁹ erg s⁻¹이며, HoIX X-1의 X선 빛 세기와 유사하다.
• MH11은 매우 낮은 속도 분산(≤15 km s⁻¹)과 거의 일정한 선형 속도를 보이며, 충격 이온화와 부합하지 않는다.
• 관측된 [O iii]/Hβ 비율(~10), Hβ 빛 세기(~3×10³⁶ erg s⁻¹), 크기(~200 pc)는 낮은 밀도 기체(nH ~ 0.2 cm⁻³)가 경량 극자외선(EUV) 원천에 의해 이온화된 것으로 가장 잘 설명된다.
• 필요한 EUV 원천은 약 1–3×10³⁹ erg s⁻¹의 빛 세기와 약 1–2×10⁵ K의 흑체 온도를 가지며, 태양계 산소 농도가 데이터에 가장 잘 맞는다.