[논문 리뷰] Radio Sources Embedded in the Dense Core B59, the "Mouthpiece" of the Pipe Nebula

Sergio A. Dzib, Luis F. Rodrı́guez외 2명|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|2013. 08. 12.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

논문은 파이프 성운의 밀도가 높은 B59 핵에서 다섯 개의 밀집된 천체의 전파 방출이 임베디드된 원형성우성의 이온화 풍속에서 발생하는 자유-자유 방출임을 제안한다. 이 풍속은 전파에서는 광학 두꺼움을 띠지만 X선에서는 얇음을 띠며, 자기권에서의 X선 방출은 감지되지만 비열성 전파 방출은 발견되지 않는 이유를 설명한다. 이는 비열성 전파 방출이 없음에도 불구하고 X선 감지가 가능한 것으로 보이는 모순을 해결한다.

ABSTRACT

We present Very Large Array continuum observations made at 8.3 GHz toward the dense core B59, in the Pipe Nebula. We detect six compact sources, of which five are associated with the five most luminous sources at 70 micrometer in the region, while the remaining one is probably a background source. We propose that the radio emission is free-free from the ionized outflows present in these protostars. We discuss the kinematical impact of these winds in the cloud. We also propose that these winds are optically thick in the radio but optically thin in the X-rays and that this characteristic can explain why X-rays from the magnetosphere are detected in three of them, while the radio emission is most probably dominated by the free-free emission from the external layers of the wind.

연구 동기 및 목표

• 밀도가 높은 파이프 성운의 B59 핵에서의 밀집 전파 천체를 규명하고 특성화하는 것.
• 이 천체들에서의 전파 방출 기원과 원형성우 활동과의 연관성을 규명하는 것.
• 비열성 전파 방출이 감지되지 않음에도 불구하고 세 개의 천체에서 X선 감지가 이루어지는 이유를 설명하는 것.
• 이온화 풍속이 주변의 밀도 높은 핵에 미치는 운동학적 영향을 평가하는 것.
• 관측된 방출 특성과 항성 풍속 및 복사 전달 이론 모델 간의 일치를 확보하는 것.

제안 방법

• B59 핵을 이미징하기 위해 VLA의 C 설정을 사용하여 고해상도 8.3 GHz 연속 방사 관측을 실시하였다.
• 스위치 보정 및 이미징을 위해 AIPS 소프트웨어를 사용하였으며, 유량 및 감도 보정 천체(1331+305 및 1626-298)를 활용하여 유량 정확도를 확보하였다.
• 적외선(2MASS) 및 X선(2XMMi) 대응체와의 교차 식별을 통해 천체 연관성을 평가하였다.
• 관측된 유량 밀도에서 질량 손실률을 추정하기 위해 Panagia & Felli(1975)의 자유-자유 방출 이론을 적용하였다.
• 풍속 매개변수(T_e, Ṁ, V_∞, μ)를 사용하여 전파 및 X선 대역에서의 광학 두께 임계값을 계산하여 τ=1이 되는 지점을 결정하였다.
• Leutenegger 등(2010)의 X선 투과도 모델을 사용하여 κ(E) = 50(E/keV)^{-2} cm² g⁻¹을 적용하여 풍속 내 X선 광학 두께를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B59 핵에서 8.3 GHz에서 감지된 밀집 전파 방출의 기원은 무엇인가?
• RQ2 다섯 개의 전파 방출 천체 중 세 개에서 X선이 감지되었지만 비열성 전파 방출은 감지되지 않는 이유는 무엇인가?
• RQ3 원형성우에서 기인한 이온화 풍속이 주변의 밀도 높은 핵의 운동학에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 풍속이 전파 및 X선 파장에서 광학 두께 특성을 어떻게 가지는가?
• RQ5 X선 및 전파 방출 메커니즘이 독립적으로 보이지만 여전히 Guedel & Benz(1993)의 관계를 따르는 이유는 무엇인가?

주요 결과

• 8.3 GHz에서 여섯 개의 밀집 전파 천체가 감지되었으며, 이 중 다섯 개는 해당 영역에서 가장 높은 70 μm 유도 천체와 연관되어 있어 임베디드된 원형성우와의 연관성을 시사한다.
• 전파 방출은 이온화 풍속에서 기인하는 자유-자유 방출로 가장 잘 설명되며, 일반적인 천체에서 유도된 질량 손실률은 1.2×10⁻⁸ M☉ yr⁻¹이다.
• 풍속은 전파에서 광학 두꺼움(τ=1이 되는 지점 약 140 R☉)을 띠지만 X선에서는 광학 얇음(1 keV에서 E=1 keV일 때 약 2 R☉)을 띠며, X선 감지 가능성에 대한 설명이 된다.
• X선 방출은 자기권에서 기인하며 풍속에 의해 투과되지 않으며, 전파 방출은 풍속의 바깥쪽 광학 두꺼운 층에서 기인한다.
• 관측된 X선 및 전파 방출 특성은 Guedel & Benz(1993)의 관계와 일치하며, 항성 풍속이 이러한 상관관계에서 중요한 오염 요소가 될 수 있음을 시사한다.
• 풍속의 운동학적 영향은 원형성우 근처에 국한되어 있으며, 핵의 대규모 붕괴에 대한 강한 증거는 없다.