[논문 리뷰] SiO masers in TX Cam: Simultaneous VLBA observations of two 43 GHz masers at four epochs

Jiyune Yi, Richard A Booth외 2명|ArXiv.org|2004. 11. 24.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 21인용 수 35

한 줄 요약

이 연구는 별주기 동안 43 GHz에서 TX Cam 향해 v=1 및 v=2, J=1-0 SiO 마이크로파 레이저를 동시에 VLBA로 관측한 결과를 제시한다. 네 번의 시점에서 이루어진 관측은 고리 형태의 마이크로파 레이저 구조와 뿌리 형태의 특징에서의 체계적 속도 기울기를 보여주며, 이는 감속하는 외부 유동을 시사한다. 또한 v=2 마이크로파 레이저는 v=1 마이크로파 레이저보다 더 작은 반경에서 형성되며, 공간적·속도적 중첩이 뚜렷하여 비방사성 펌프 메커니즘을 시사한다.

ABSTRACT

We present the results of simultaneous high resolution observations of v=1 and v=2, J=1-0 SiO masers toward TX Cam at four epochs covering a stellar cycle. Near maser maximum (Epochs III and IV), the individual components of both masers are distributed in ring-like structures but the ring is severely disrupted near stellar maser minimum (Epochs I and II). In Epochs III and IV there is a large overlap between the radii at which the two maser transitions occur. However in both epochs the average radius of the v=2 maser ring is smaller than for the v=1 maser ring, the difference being larger for Epoch IV. The observed relative ring radii in the two transitions, and the trends on the ring thickness, are close to those predicted by the model of Humphreys et al. (\cite{humphreys02}). In many individual features there is an almost exact overlap in space and velocity of emission from the two transitions, arguing against pure radiative pumping. At both Epochs III and IV in many spectral features only 50% of the flux density is recovered in our images, implying significant smooth maser structure. For both transitions we find that red- and blue-shifted masers occur in all parts of the rings, with relatively few masers at the systemic velocity. Thus there is no evidence for rotation, although the blue-shifted masers are somewhat more prominent to the west. At all four epochs red-shifted components are generally brighter than blue-shifted ones. At Epochs III and IV, we see many filamentary or spoke-like features in both v=1 and v=2 masers, especially in the red-shifted gas. These spokes show systematic velocity gradients consistent with a decelerating outward flow with increasing radius. We outline a possible model to explain why, given the presence of these spokes, there is a deficit of maser features at the systemic velocity.

연구 동기 및 목표

• 별주기의 다양한 단계에서 TX Cam의 43 GHz SiO 마이크로파 레이저의 공간적 및 운동학적 구조를 조사하기 위해.
• v=1 및 v=2 마이크로파 레이저 전이의 상대적 반경과 형태를 결정하고 이들이 이론 모델과 일치하는지 평가하기 위해.
• 빨간색 이동 및 파란색 이동 마이크로파 레이저의 분포를 분석하고, 회전 또는 비대칭 외부 유동의 증거를 검토하기 위해.
• 체계적 속도 마이크로파 레이저 기능의 결핍 원인을 형태학적 및 운동학적 분석을 통해 탐색하기 위해.
• 공간적·속도적 중첩을 비교함으로써 방사성 대비 비방사성 펌프의 역할을 평가하기 위해.

제안 방법

• TX Cam의 v=1 및 v=2 SiO 마이크로파 레이저 전이를 동시에 해상도를 높인 매우 장거리 기반 배열(VLBA) 관측을 수행하였다.
• 별주기 동안 네 번의 시점에서 관측을 수행하였다: 마이크로파 레이저 최대기인 제3 및 제4 시점과 최소기인 제1 및 제2 시점이다.
• 고각해상도 간섭계를 사용하여 마이크로파 레이저 특징의 공간 분포와 축방향 속도 구조를 맵핑하였다.
• 마이크로파 레이저 특징의 형태를 분석하여 고리 형태의 구조, 뿌리, 속도 기울기를 식별하였다.
• 관측된 마이크로파 레이저 반경과 운동학적 특징을 펄레이팅 외부 유동 모델(Humphreys 등, 2002)의 예측과 비교하였다.
• 이미지에서 복귀된 광도를 평가하여 매끄럽고 해상도가 없는 마이크로파 레이저 구조의 존재를 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 TX Cam에서 v=1 및 v=2 SiO 마이크로파 레이저의 공간 분포는 별주기 동안 어떻게 변화하는가?
• RQ2 v=1 및 v=2 마이크로파 레이저 고리의 상대적 반경은 얼마이며, 이는 이론 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 두 마이크로파 레이저 전이 간의 위치 및 속도 중첩 정도는 어느 정도이며, 이는 펌프 메커니즘에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 체계적 속도 마이크로파 레이저 기능의 관측된 결핍은, 특히 뿌리 형태의 특징이 존재하는 상황에서 무엇 때문인가?
• RQ5 마이크로파 레이저 방출 기체에서 회전 운동 또는 비대칭 외부 유동의 증거가 있는가?

주요 결과

• 마이크로파 레이저 최대기(제3 및 제4 시점)에, v=1 및 v=2 마이크로파 레이저 모두 고리 형태의 구조를 형성하지만, v=2 고리는 항상 v=1 고리보다 더 작은 반경에 위치하며, 제4 시점에서 그 차이가 커진다.
• 관측된 상대적 고리 반경과 고리 두께의 변화 경향은 Humphreys 등(2002)의 펄레이팅 외부 유동 모델의 예측과 매우 유사하게 일치한다.
• 많은 개별 특징에서 두 마이크로파 레이저 전이의 복사가 거의 정확히 공간적·속도적으로 중첩되며, 이는 순수한 방사성 펌프를 반박한다.
• 제3 및 제4 시점 모두에서 총 광도 밀도의 약 50%가 이미지에서 복귀되지 않아, 상당한 매끄럽고 해상도가 없는 마이크로파 레이저 구조가 존재함을 시사한다.
• 빨간색 이동 및 파란색 이동 마이크로파 레이저가 고리의 모든 부분에 존재하며, 강한 회전 증거는 없지만, 파란색 이동 마이크로파 레이저는 서쪽 쪽에서 약간 더 두드러진다.
• filamentary 또는 뿌리 형태의 특징이 두 전이 모두에서 관측되며, 특히 파란색 이동 기체에서 두드러지며, 감속하는 외부 유동과 일관된 체계적 속도 기울기를 보인다.