[논문 리뷰] The effect of sublimation temperature dependencies on disk walls around T Tauri stars

Erick Nagel, Paola D’Alessio외 3명|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|2012. 10. 08.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 T 타우리 항성 원반의 승화 벽에 대해 고정된 승화 온도(수직 벽)와 밀도에 따라 변하는 승화 온도(곡선 벽)를 가진 두 모델을 비교한다. 고정된 온도 모델은 근적외선 영역(3–8 μm)에서 훨씬 더 높은 복사 에너지를 유도하며, IRAC 색상도 뚜렷하게 다름. [3.6]–[4.5] 색상은 약 20% 차이가 나고, [5.8]–[8.0] 색상은 약 10% 차이가 나서, 기울기 효과가 있음에도 불구하고 관측적으로 구별 가능한 두 모델임을 확인함.

ABSTRACT

The dust cannot survive closer to the star from the point where a grain reaches a temperature equal to the sublimation temperature. The boundary between a dust-free and a dusty region defines the sublimation wall. In the literature two models for the structure of the wall are used: a wall with a fixed sublimation temperature and a wall with a density-dependent sublimation temperature. In the former, the wall is vertical and in the latter, the wall is curved. We find important differences between these models SEDs in the wavelength range from 3 to 8μm, being the emission of the former larger than that of the latter model. We quantify the differences in IRAC colors when these models are used to explain the observations. In the IRAC color-color diagram ([3.6]-[4.5] vs. [5.8]-[8.0]), the models are located in specific regions, either depending on the inclination, the mass accretion rate, or which model is used.

연구 동기 및 목표

• 고정된 온도와 밀도에 따라 변하는 승화 온도에 대한 가정이 T 타우리 항성의 내부 원반 벽의 구조와 복사에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 두 벽 모델 간의 스펙트럼 에너지 분포(SED)와 IRAC 색상의 차이를 정량화하기 위해.
• 기울기만으로 두 모델이 관측 진단에서 혼동될 수 있는지 평가하기 위해.
• 클래스 II 주진시퀀스 전단계 항성의 관측된 IRAC 색상-색상 분포를 더 잘 설명하는 모델을 규명하기 위해.

제안 방법

• 가스 및-dust 밀도 구조에 수직 수축 평형을 가정하여, 복사 평형 상태에서 고정된 표면으로서의 승화 벽을 모델링함.
• 고정된 승화 온도(T₀,fix)를 사용해 수직 벽을 생성하고, 밀도에 따라 변하는 승화 온도(T₀,ρ)를 사용해 곡선 벽을 생성함.
• 다양한 질량 유입률과 기울기에서 두 모델의 탈출 SED 및 IRAC magnitude(3.6, 4.5, 5.8, 8.0 μm)를 계산함.
• 관측 가능성을 평가하기 위해 IRAC 색상-색상도([3.6]–[4.5] 대비 [5.8]–[8.0])에서 모델 출력을 비교함.
• 보는 각도와 픽셀별 온도 변화를 고려하여, 몬테카를로 복사 전달 기법을 사용해 벽 표면의 온도 및 복사 프로파일을 계산함.
• Hartmann 등(2005b)의 관측 데이터를 사용하여 모델 예측값을 실제 클래스 II T 타우리 항성과 비교함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고정된 온도와 밀도에 따라 변하는 승화 벽 모델은 3–8 μm 범위에서 예측하는 SED에서 어떻게 다를까?
• RQ2 두 벽 모델 간의 IRAC 색상([3.6]–[4.5] 및 [5.8]–[8.0])은 어느 정도 다를까?
• RQ3 기울기 변화만으로 고정된 온도 모델과 밀도에 따라 변하는 온도 모델 간의 관측 색상 차이를 해소할 수 있을까?
• RQ4 T₀,fix 모델에서 10 μm 실리케이트 특징이 나타나지 않는 것은 항성-벽-원반 시스템의 전체 스펙트럼적 외관에 영향을 미치는가?
• RQ5 두 모델은 IRAC 색상-색상도에서 관측적으로 구별 가능한가? 만약 그렇다면, 어느 영역에 군집되어 있는가?

주요 결과

• T₀,fix 벽은 T₀,ρ 벽보다 항성에 더 가까이 위치해 있으며, 온도-밀도 의존성으로 인해 최대 약 10%의 반경 이동이 발생함.
• T₀,fix 벽은 3–8 μm 범위에서 훨씬 더 높은 복사 에너지를 유도하며, T₀,ρ 모델 대비 [3.6]–[4.5] IRAC 색상에서 약 20%의 차이를 보임.
• 두 모델 간의 [5.8]–[8.0] IRAC 색상은 약 10%의 차이를 보이며, 관측적으로 구별 가능할 잠재력이 있음.
• T₀,fix 벽 모델은 10 μm 실리케이트 특징을 보이지 않지만, T₀,ρ 벽 모델은 보이며, 전체 원반 복사 에너지에서는 항상 이 특징이 포함됨.
• 기울기 변화가 있음에도 불구하고 두 모델은 IRAC 색상-색상도에서 서로 겹치지 않으며, 다양한 기울기와 유입률에서 분리된 색상 위치를 유지함.
• Hartmann 등(2005b)의 관측된 클래스 II T 타우리 항성들은 고기울기 원반과 일치하지만, 두 모델의 뚜렷한 색상 위치 덕분에 해상도 있는 기울기 측정과 함께 모델 선택이 가능함.