[논문 리뷰] The envelope of IRC+10216 reflecting the galactic light: UBV surface brightness photometry and interpretation

N. Mauron, P. de Laverny외 1명|ArXiv.org|2003. 04. 11.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 23인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 은하수 빛에 의해 조명된 IRC+10216의 원형성 물질 환경에 대한 새로운 UBV 표면 밝기 광도 측정을 제시하며, 일정한 크기의 먼지 입자 가정 하에 방사선 전달 모델과 비교한다. 관측된 색이 없는 반경 방향 형태와 간격 내부의 ISRF 근처에서의 평탄한 색상은 회색 산란을 시사하며, 이는 0.16 µm 입자에 의해 가장 잘 재현된다. 그러나 절대 밝기 및 반경 방향 프로파일에서의 불일치는 더 작은 입자(0.05 µm) 또는 외부 질량 손실률 감소를 암시한다.

ABSTRACT

We present and analyse new optical images of the dust envelope surrounding the high mass-loss carbon star IRC+10216. This envelope is seen due to external illumination by galactic light. Intensity profiles and colors of the nebula were obtained in the UBV bandpasses. The data are compared with the results of a radiative transfer model calculating multiple scattering of interstellar field photons by dust grains with a single radius. The data show that the observed radial shape of the nebula, especially its half maximum radius, does not depend on wavelength (within experimental errors), suggesting that grains scatter in the grey regime, etc, etc (this abstract has been shortened)

연구 동기 및 목표

• UBV 표면 밝기 광도 측정을 통해 IRC+10216의 반사 성운을 정량적으로 분석하기.
• 관측된 성운 형태와 색상이 간격 내부 방사선장(ISRF)에 의해 조명된 것과 일치하는지 조사하기.
• 반사 방사선 전달 모델과의 비교를 통해 먼지 입자 특성—특히 크기와 반사율—을 제약하기.
• IRC+10216 위치에서의 ISRF 강도가 태양계 주변 표준과 비교하여 어느 정도인지 평가하기.
• 단순 모델이 관측된 성운 밝기 및 형태를 재현하는 데에서 보이는 한계 평가하기.

제안 방법

• VLT, CFHT 및 Haute-Provence 1.20m 망원경를 사용하여 IRC+10216의 환경에 대한 깊은 UBV 광학 이미지를 확보하였다.
• B 및 V 대역에서 성운 전역에 걸쳐 반경 방향 강도 프로파일과 색 인덱스(U-B, B-V)를 측정하였다.
• 고정된 반지름을 가진 구형 먼지 입자가 ISRF 광자를 다중 산란하는 것을 시뮬레이션하는 방사선 전달 모델을 적용하였다.
• 0.365, 0.435 및 0.550 µm에서 비정질 탄소(AC1)에 대해 Mie 이론을 사용하여 입자 투과율, 산란율 및 단일 산란 반사율을 계산하였다.
• 반경 방향 광학 두께를 가진 구형 셸에서 산란 빛에 대한 분석식을 수정하여 밝기 프로파일을 계산하였다.
• 입자 크기(0.05 및 0.16 µm), 광학 두께 및 ISRF 강도에 대한 모델 민감도를 테스트하였으며, 결과를 관측치 및 이전 모델과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IRC+10216 성운의 반경 방향 형태가 U, B 및 V 대역에서 일정한가? 이는 회색 산란을 의미하는가?
• RQ2 단일 먼지 입자 크기가 성운의 색이 없는 형태와 평탄한 색상을 모두 재현할 수 있는가?
• RQ3 왜 관측된 성운 밝기 및 반경 방향 프로파일이 이전 모델의 예측과 다를까?
• RQ4 IRC+10216 위치에서의 국지적 ISRF가 태양계 주변 표준보다 현저히 약한가?
• RQ5 어떤 입자 특성(크기, 질량 손실률)이 모델 예측과 관측치를 가장 잘 조율하는가?

주요 결과

• 성운의 반경 방향 강도 프로파일은 관측 오차 범위 내에서 색이 없으며, U, B 및 V 대역 전반에 걸쳐 회색 산란을 시사한다.
• 평탄한 색상은 Mattila (1980a)가 정의한 ISRF와 유사하여 외부 조명 가정이 타당함을 지지한다.
• 0.16 µm 입자 반지름과 Groenewegen (1997)의 환경 매개변수를 사용하면 색이 없는 형태와 색 특성을 잘 재현한다.
• 절대 밝기 및 반경 방향 프로파일 형태에서의 불일치는 더 작은 입자 크기(~0.05 µm) 또는 외부 환경(θ ≥ 20′′)의 낮은 질량 손실률을 가정함으로써 감소된다.
• 남아 있는 부일치로 인해 모델은 주된 입자 크기를 특정할 수 없으며, 입자 크기 분포를 포함한 더 복잡한 모델이 필요함을 시사한다.
• 모델의 한계로 인해 불확실하지만, ISRF가 태양계 주변 표준과 유의미하게 다를 만한 증거는 발견되지 않았다.