[논문 리뷰] Results from DROXO. II. - [Ne II] and X-ray emission from Rho Ophiuchi young stellar objects

E. Flaccomio, B. Stelzer외 4명|arXiv (Cornell University)|2009. 06. 25.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 54인용 수 16

한 줄 요약

이 연구는 스피츠너 IRS 및 엑스엠-뉴턴 X선 데이터를 활용하여 라오 오phiuchi 성역의 28개의 젊은 항성 물체(YSO)에서 [Ne II] 및 [Ne III] 복사선을 조사한다. [Ne II] 복사선 빛의 세기는 X선 조사된 디스크 모델이 예측하는 것보다 1–3 디엑스 높으며, X선 복사선 세력과는 상관관계가 없어, 특히 클래스 I 물체에서 [Ne II] 복사선 생성에 있어 수축에 의해 유도되는 자외선 복사선 또는 분출류와 같은 추가적인 자극 메커니즘이 핵심적임을 시사한다.

ABSTRACT

The infrared [Ne II] and [Ne III] fine structure lines at 12.81um and 15.55um are predicted to trace the circumstellar disk gas subject to X-ray heating and ionization. We investigate the origin of these lines by comparing observations with models of X-ray irradiated disks and by searching for empirical correlations between the line luminosities and stellar and circumstellar parameters. We measure neon line fluxes and X-ray luminosities for 28 young stellar objects in the Rho Ophiuchi star formation region for which good quality infrared spectra and X-ray data have been obtained, the former with the Spitzer IRS and the latter with the Deep Rho Ophiuchi XMM-Newton Observation. We detect the [Ne II] and the [Ne III] lines in 10 and 1 cases, respectively. Line luminosities show no correlation with X-ray emission. The luminosity of the [Ne II] line for one star, and that of both the [Ne II] and [Ne III] lines for a second star, match the predictions of published models of X-ray irradiated disks; for the remaining 8 objects the [Ne II] emission is 1-3 dex higher than predicted on the basis of their L_X. Class I objects show significantly stronger [Ne II] lines than Class II and Class III ones. A correlation is moreover found between the [Ne II] line emission and the disk mass accretion rates. This might point toward a role of accretion-generated UV emission in the generation of the line or to other mechanisms related to mass inflows from circumstellar disks and envelopes and/or to the associated mass outflows (winds and jets). We conclude that the X-ray luminosity is not the only parameter that determines the [Ne II] emission. Explaining the strong [Ne II] emission of Class I objects likely requires the inclusion in the models of additional physical components such as the envelope, inflows, and outflows.

연구 동기 및 목표

• 젊은 항성 물체에서 순환성 디스크의 X선 조사에 의해 유도되는 네온 미세선([Ne II] 12.81 μm, [Ne III] 15.55 μm)이 나타나는지 테스트한다.
• X선 복사선 세력만이 [Ne II] 복사선 복사선 세력을 결정짓는지, 아니면 다른 항성 및 순환성 매개변수들이 관여하는지 규명한다.
• 수축, 디스크 질량, 외부 물질의 분출류가 클래스 I, II, III YSO에서 [Ne II] 복사선을 어떻게 이끄는지 탐구한다.
• 이론적 X선 조사된 디스크 모델의 타당성을, 잘 특성화된 YSO 샘플의 관측 복사선 세력과의 비교를 통해 평가한다.

제안 방법

• 스피츠너 IRS 적외선 스펙트럼과 엑스엠-뉴턴 X선 데이터를 모두 확보한 라오 오phiuchi 성역의 28개 YSO를 선별하였다.
• [Ne II] 및 [Ne III] 선 밀도를 측정하고, 흡수 보정 복사선 세력을 계산하였으며, 비검출 사례에 대해서는 상한선도 포함하였다.
• 관측된 복사선 세력을 X선 조사된 디스크 모델의 이론적 예측값과 비교하였다 (예: MGN 08, GH 08).
• 광학에서 밀리미터 파장까지의 스펙트럼 복사선 분포(SED)를 항성/디스크/외부 물질 모델로 피팅하여 항성 및 순환성 매개변수를 유도하였다.
• [Ne II] 복사선 세력과 X선 복사선 세력, 디스크 수축률, 12.81 μm에서의 연속 스펙트럼 밀도 간의 상관관계를 분석하였다.
• 진화 계급(I, II, III)이 복사선 세력에 미치는 영향을 평가하였으며, 분출류 및 외부 물질 수축의 역할을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이론 모델이 예측하는 것처럼 YSO에서 [Ne II] 복사선은 주로 순환성 디스크의 X선 조사에 의해 유도되는가?
• RQ2 잘 특성화된 YSO 샘플에서 관측된 [Ne II] 복사선 세력과 X선 복사선 세력 간의 관계는 무엇인가?
• RQ3 디스크 수축률과 순환성 외부 물질의 특성은 [Ne II] 복사선 복사선 세력과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ4 왜 일부 YSO에서는 X선 조사 모델이 예측하는 것보다 [Ne II] 복사선 세력이 뚜렷이 높은가?
• RQ5 특히 클래스 I 물체에서 관측된 [Ne II] 복사선을 설명하기 위해 X선 조사 이외의 물리적 메커니즘은 무엇이 있는가?

주요 결과

• 28개 샘플 중 10개 YSO에서 12.81 μm에서 [Ne II] 선이 검출되었고, 1개 YSO에서 15.55 μm에서 [Ne III] 선이 검출되었다.
• 대부분의 YSO에서 관측된 [Ne II] 복사선 세력은 X선 조사된 디스크 모델의 예측보다 1–3 디엑스 높았으며, X선 복사선 세력은 유사한 수준이었다.
• 샘플 전반에 걸쳐 [Ne II] 복사선 세력과 X선 복사선 세력 간에 유의미한 상관관계는 발견되지 않았다.
• 클래스 I 물체는 클래스 II 및 클래스 III 물체보다 [Ne II] 복사선이 뚜렷이 강했으며, 이는 외부 물질 수축 또는 분출류와의 연관성을 시사한다.
• [Ne II] 복사선 세력과 12.81 μm에서의 연속 스펙트럼 밀도, SED 피팅을 통한 디스크 수축률 간에 강한 상관관계가 발견되었다.
• 두 개의 물체, DoAr 25(클래스 II)와 WL 5/GY 246(클래스 III)는 [Ne II] 및 [Ne III] 복사선 세력이 X선 조사 모델과 일치하여, 특정한 항성 및 디스크 조건 하에서는 모델의 타당성이 확인됨을 시사한다.