[논문 리뷰] The filamentary Multi-Polar Planetary Nebula NGC 5189

L. Sabin, R. Vázquez외 3명|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|2012. 03. 06.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 적외선 토러스와 광학 토러스에 의해 구동되는 두 개의 중첩된 대칭성 이중성 방출을 가진 NGC 5189가 사각형성 성운임을 드러낸다. 고해상도 스펙트로스코피 및 다중 파장 영상 분석에 따르면, 이러한 토러스 간의 상호작용, 특히 냉각되고 밀도가 높은 적외선 토러스의 영향으로 인해 성운의 비틀린 형태와 복잡한 운동학적 특성이 설명되며, 중심 시스템에서의 다수의 분출 사건에 기인한 순차적이고 기울어진 방출이 확인된다.

ABSTRACT

We present a set of optical and infrared images combined with long-slit, medium and high dispersion spectra of the southern planetary nebula (PN) NGC 5189. The complex morphology of this PN is puzzling and has not been studied in detail so far. Our investigation reveals the presence of a new dense and cold infrared torus (alongside the optical one) which probably generated one of the two optically seen bipolar outflows and which might be responsible for the twisted appearance of the optical torus via an interaction process. The high-resolution MES-AAT spectra clearly show the presence of filamentary and knotty structures as well as three expanding bubbles. Our findings therefore suggest that NGC 5189 is a quadrupolar nebula with multiple sets of symmetrical condensations in which the interaction of outflows has determined the complex morphology.

연구 동기 및 목표

• 남반구 성운인 다수의 이중성 구조를 가진 NGC 5189의 복잡하고 혼란스러운 형태를 규명하기 위해.
• 비틀린 광학 토러스의 기원과 그 운동학적 비대칭성의 기원을 규명하기 위해.
• 다수의 방출과 그 상호작용 메커니즘의 존재를 특정하고 특성화하기 위해.
• 밀도가 높고 냉각된 적외선 토러스가 성운의 형태와 운동학적 특성에 미치는 역할을 조사하기 위해.
• 성운의 구조가 다수의 질량 손실과 대칭축이 기울어진 중심 이중성 시스템에서 기인하는지 명확히 하기 위해.

제안 방법

• Las Campanas 관측소의 Swope 및 du Pont 망원경을 이용한 신규 광학 및 적외선 영상 데이터 확보.
• Midcourse Space Experiment (MSX) 및 Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE)의 기록된 중간 적외선 데이터 분석.
• 영국-호주 천문대(Anglo-Australian Telescope)의 Multi-Element Spectrograph(MES)를 이용한 장선형, 중간 및 고해상도 스펙트로스코피 촬영.
• 방출선(Hα, [O III], [N II], [S II])의 운동학적 분석을 통해 성운 전반의 경사 속도 및 확장 속도 측정.
• 광학 및 적외선 영상 간의 형태학적 비교를 통해 대칭축과 구조적 구성 요소 식별.
• 속도도 및 위치-속도 컷을 활용해 기포와 날개의 확장을 추적하고, 별개의 방출 성분 식별.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 5189의 광학 토러스에서 관측되는 비틀린, 비틀린 형태는 무엇에 의해 발생하는가?
• RQ2 한 방출을 담당할 수 있는 밀도가 높고 냉각된 적외선 토러스가 존재하는가에 대한 증거는 있는가?
• RQ3 성운의 구조 운동학적 특성은 다수의 중첩된 이중성 방출 모델을 어떻게 지지하는가?
• RQ4 적외선 토러스와 광학 토러스 간의 상호작용이 성운의 복잡한 형태를 형성하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 관측된 속도 구조는 중심 이중성 시스템에서 순차적이고 기울어진 방출에 의해 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 성운 중심부의 허리 부분과 일치하는 새로운 밀도가 높고 냉각된 적외선 토러스가 확인되었으며, 이는 두 주요 이중성 방출 중 하나의 기원이 될 가능성이 있다.
• 최근 발견된 적외선 토러스와 광학 토러스 간의 상호작용이 후자의 비틀린 외관을 설명하며, 단순한 비틀린 토러스 모델을 배제한다.
• 고해상도 MES-AAT 스펙트럼 분석을 통해 각각 35 km s⁻¹(NW), 33 km s⁻¹(중앙), 44 km s⁻¹(SE)의 확장 속도를 보이는 세 개의 확장 기포가 확인되어 다수의 분출 사건을 시사한다.
• 최고 속도인 -46 km s⁻¹ 및 +52 km s⁻¹는 성운의 극단적 가장자리에서 측정되었으며, 이는 대칭축을 따라 확장하는 물질과 일치한다.
• 북쪽과 남쪽 루프의 쌍성 날개(예: AA 및 CC)는 각각 +11 km s⁻¹ 및 -10 km s⁻¹의 대칭 속도를 보이며, 이는 하나의 대칭적인 구조의 일부임을 시사한다.
• 운동학적 및 형태학적 데이터는 두 개의 별개이면서 중첩된 대칭성 이중성 방출이 존재하는 사각형성 성운의 구조를 지지하며, 각각 토러스와 루프 쌍과 관련되어 있다.