[논문 리뷰] Searching for the main powering outflow objects in Cepheus A East

Luis A. Zapata, Manuel Fernández-López외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 05. 17.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 Cepheus A East의 다수의 동서방향 분자류를 규명하기 위해 고해상도(미리미터) SMA 관측을 수행하여, HW2, HW3c, HW3d라는 젊은 거대한 원시은하가 이들 분자류를 주도하고 있음을 밝혀냈다. HW2에서 발생하는 진동하는 제트는 약 10° 간격으로 5회 주기적인 분출을 보이며, 밝은 HH 168/X선 천체는 HW3c에 의해 주도되는 충격파와 관련이 있음을 확인하였다.

ABSTRACT

We present (sub)millimeter line and continuum observations in a mosaicing mode of the massive star forming region Cepheus A East made with the Submillimeter Array (SMA). Our mosaic covers a total area of about 3$'$ $ imes$ 12$'$ centered in the HW 2/3 region. For the first time, this observational study encloses a high angular resolution ($\sim$ 3$''$) together with a large scale mapping of Cepheus A East. We report compact and high velocity $^{12}$CO(2-1) emission associated with the multiple east-west bright H$_2$ condensations present in the region. Blueshifted and redshifted gas emission is found towards the east as well as west of HW 2/3. The observations suggest the presence of multiple large-scale east-west outflows that seems to be powered at smaller scales by radio sources associated with the young stars HW2, HW3c and HW3d. A kinematical study of part of the data suggests that the molecular outflow powered by HW2 is precesing with time as recently reported. Our data reveal five periodic ejections of material separated approximately every 10$^\circ$ as projected in the plane of the sky. The most recent ejections appear to move toward the plane of the sky. An energetic explosive event as the one that occurred in Orion BN/KL or DR21 does not explain the kinematics, and the dynamical times of the multiple ejections found here. The continuum observations only revealed a strong millimeter source associated with the HW 2/3 region. High angular resolution observations allow us to resolve this extended dusty object in only two compact sources (with spatial sizes of approximately 300 AU) associated with HW2 and HW3c. Finally, the bright optical/X-Ray HH 168 -- GDD37 object might be produced by strong shocks related with the outflow from HW3c.

연구 동기 및 목표

• 다양한 별 형성 영역인 Cepheus A East에서 대규모 분자류를 주도하는 주요 원천을 규명하는 것.
• 다양한 방향과 속도를 가진 복잡한 유속의 운동학적 및 형태학적 특성을 해소하는 것.
• 관측된 분자류 구조를 설명하는 데 있어 진동 또는 폭발적 사건이 어느 것이 더 적합한지 판단하는 것.
• 라디오 원천, 분자류, 그리고 Herbig-Haro 천체(HH 168 등) 사이의 관계를 조사하는 것.
• 원형별 디스크와 밀리미터 범위의 소형 천체가 분자류를 주도하는 데 수행하는 역할을 평가하는 것.

제안 방법

• HW2/3 영역 중심의 3′ × 12′ 영역에서 마오사이징 모드로 Submillimeter Array(SMA)를 사용해 (미리미터)선 및 연속분광 관측을 수행하였다.
• 고각해상도(~3″)를 확보하여 밀집된 구조를 해석하고, 12 CO(2-1) 전이에서 고속도 분자 기체를 추적하였다.
• 파랑시프트 및 레드시프트 CO 방출을 맵핑하여 이중성 유속을 식별하고, 운동학 및 공간적 범위를 결정하였다.
• 운동학적 이동과 도플러 속도를 분석하여 HW2에서 발생하는 유속의 진동과 분출 주기성을 추론하였다.
• 밀리미터 연속분광 방출과 라디오 원천을 연계하여 밀도 높은 먼지로 이루어진 원시은하 성분을 식별하였다.
• 형태학적 및 운동학적 특징을 기존의 Herbig-Haro 천체(HH 168 등)와 비교하여 충격 활성화 메커니즘을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Cepheus A East에서 대규모 동서방향 분자류를 주도하는 주요 원천은 무엇인가?
• RQ2 HW2에서 관측된 진동은 주기적인 분출과 일치하는가? 분출 주기는 얼마인가?
• RQ3 다수의 유속 운동학은 단일 폭발 사건으로 설명될 수 있는가, 아니면 지속적인 주기적 분출이 필요한가?
• RQ4 HW2 및 HW3c와 관련된 밀리미터 연속분광 소스의 성격은 무엇이며, 원형별 디스크와의 관계는 어떠한가?
• RQ5 HH 168/X선 천체는 HW3c의 유속에 의해 에너지원이 되는가? 이를 뒷받침하는 증거는 무엇인가?

주요 결과

• 다양한 동서방향 H2 Bow Shock 영역에서 고속도 12 CO(2-1) 방출이 관측되어, HW2에서 양방향으로 활발한 유속이 발생하고 있음을 시사한다.
• 세 개의 대규모 동서방향 분자류가 확인되었으며, 파랑시프트 및 레드시프트 성분이 각각 ±65 km s⁻¹까지 확장되어 있으며, 이는 HW2, HW3c, HW3d와 관련된 라디오 원천에 의해 주도된다.
• HW2에서 발생하는 유속은 진동을 보이며, 위치각이 약 10° 간격으로 5회 주기적인 분출이 관측되어, 주기적인 제트 활동을 시사한다.
• 다양한 분출의 역학적 시간 및 운동학적 특성은 Orion BN/KL 또는 DR21에서 관측된 단일 폭발 사건과는 일치하지 않으며, 이를 배제한다.
• 밀리미터 연속분광 관측을 통해 HW2/3 영역의 확장된 먼지로 이루어진 천체가 두 개의 소형 소스(~300 AU)로 분리되어 확인되었으며, 이는 원형별 디스크를 나타내는 것으로 보인다.
• HH 168/X선 천체는 HW3c에서 발생하는 유속의 파랑시프트 측면과 강하게 연결되어 있으며, 주로 주변 분자구름과의 강한 충격파에 의해 발생하는 것으로 보인다.