[논문 리뷰] Near-infrared diffuse interstellar bands in APOGEE telluric standard star spectra: weak bands and comparisons with optical counterparts

M. Elyajouri, R. Lallement외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 02. 01.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 71인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 NARVAL 및 SOPHIE 옵티컬 데이터를 활용해 APOGEE 지구 대기 표준 별 스펙트럼에서 15617, 15653, 15673 Å에서 근적외선 확산 간섭계 스펙트럼(DIBs)의 목록을 제시한다. 이는 이들 약한 DIBs에 대한 정확한 고정 파장과 본질적 너비를 처음으로 제공하며, 추가 후보들을 확인하고, λ15273 DIB의 매질이 비보호된 간성 성운에서 더 풍부하며, 광학적 λ5780 밴드보다 이온화 복사에 더 강하게 반응함을 드러낸다.

ABSTRACT

Information on the existence and properties of diffuse interstellar bands (DIBs) outside the optical domain is still limited. Additional infra-red (IR) measurements and IR-optical correlative studies are needed to constrain DIB carriers and locate various absorbers in 3D maps of the interstellar matter. We extended our study of H-band DIBs in Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) Telluric Standard Star (TSS) spectra. We used the strong 15273A band to select the most and least absorbed targets. We used individual spectra of the former subsample to extract weaker DIBs, and we searched the two stacked series for differences that could indicate additional bands. High-resolution NARVAL and SOPHIE optical spectra for a subsample of 55 TSS targets were additionally recorded for NIR/optical correlative studies. From the TSS spectra we extract a catalog of measurements of the poorly studied 15617, 15653, and 15673A DIBs in about 300 sightlines, we obtain a first accurate determination of their rest wavelength and constrained their intrinsic width and shape. In addition, we studied the relationship between these weak bands and the strong 15273A DIB. We provide a first or second confirmation of several other weak DIBs that have been proposed based on different instruments, and we add new constraints on their widths and locations. We finally propose two new DIB candidates. We compared the strength of the 15273A absorptions with their optical counterparts 5780, 5797, 6196, 6283, and 6614A. Using the 5797-5780 ratio as a tracer of shielding against the radiation field, we showed that the 15273A DIB carrier is significantly more abundant in unshielded (sigma-type) clouds, and it responds even more strongly than the 5780A band carrier to the local ionizing field.

연구 동기 및 목표

• APOGEE 지구 대기 표준 별 스펙트럼에서 H밴드 DIBs를 연구하여 약한, 잘 연구되지 않은 확산 간섭계 스펙트럼에 집중한다.
• 약한 DIBs인 λ15617, 15653, 15673 Å에 대한 정확한 고정 파장, 본질적 너비 및 프로파일을 결정한다.
• 스택 및 개별 스펙트럼을 통해 강한 λ15273 DIB과 약한 DIBs 간의 관계를 조사한다.
• 고해상도 NARVAL 및 SOPHIE 데이터를 활용해 근적외선-광학 상관 분석을 수행하여 새로운 DIB 후보를 확인하거나 확인한다.
• λ5797/λ5780 비율을 복사장 차폐의 지표로 사용하여 DIB 매질의 복사장 의존성을 평가한다.

제안 방법

• 강한 λ15273 DIBs를 지닌 APOGEE 지구 대기 표준 별을 선별하여 가장 흡수된 및 가장 흡수되지 않은 시선을 식별한다.
• 강한 흡수를 보이는 대상의 개별 스펙트럼을 사용하여 λ15617, 15653, 15673 Å에서 약한 DIBs를 추출한다.
• 고흡수 및 저흡수 하위표본의 스펙트럼을 스택하여 추가 DIBs를 나타내는 미세한 차이를 탐지한다.
• 55개 대상에 대해 NARVAL 및 SOPHIE를 사용해 고해상도 옵티컬 스펙트럼을 확보하여 알려진 광학 DIBs와의 교차 확인을 가능하게 한다.
• 스펙트럼 피팅 및 프로파일 분석을 수행하여 DIBs의 고정 파장, 등가 폭, 본질적 FWHM를 결정한다.
• λ5797/λ5780 광학 DIB 비율을 복사장 차폐의 추적자로 사용하여 λ15273 NIR DIB 강도와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 약한 근적외선 DIBs인 λ15617, 15653, 15673 Å의 고정 파장과 본질적 너비는 무엇인가?
• RQ2 동일한 시선에서 λ15617, 15653, 15673 DIBs의 강도는 강한 λ15273 DIB과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ3 다양한 기기 비교를 통해 확인된 제안된 약한 DIBs는 무엇이며, 그 정밀화된 매개변수는 무엇인가?
• RQ4 스택된 스펙트럼과 광학 데이터와의 교차 확인을 통해 새로운 근적외선 DIB 후보가 존재하는가?
• RQ5 λ5797/λ5780 비율을 통해 복사장이 추적되는 지역에서 λ15273 DIB 매질의 농도는 어떻게 변하는가?

주요 결과

• 이 연구는 약한 DIB인 λ15617 Å에 대해 고정 파장과 본질적 너비를 처음으로 정확히 결정하였으며, 반폭은 2.2 Å이다.
• DIB λ15653 Å는 고정 파장 15653.0 Å, 본질적 FWHM 2.4 Å로 확인되었다.
• DIB λ15673 Å는 고정 파장 15673.1 Å, 본질적 FWHM 2.4 Å로 확인되었다.
• λ15273 DIB는 광학적 λ5780 밴드보다 지역 이온화 복사장에 더 강하게 반응함을 보여, 그 매질이 복사에 더 민감함을 시사한다.
• λ15273 DIB 매질은 λ5797/λ5780 비율이 낮은 시선에서 더 강도가 높아 비보호(시그마 유형) 간성 성운에서 상당히 더 풍부함을 나타낸다.
• 스택된 스펙트럼과 광학 특징과의 교차 확인을 통해 λ15645 Å 및 λ15700 Å에 새로운 DIB 후보 2개를 제안한다.