[논문 리뷰] The first ALMA view of IRAS 16293-2422: Direct detection of infall onto source B and high-resolution kinematics of source A

J. E. Pineda, A. Maury외 10명|Research Explorer (The University of Manchester)|2012. 06. 22.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 37인용 수 52

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 스펙트럼 해상도에서 ALMA 과학 검증 관측을 통해 IRAS 16293-2422의 source B에서 세 개의 분자선에서 명확한 역 P-Cygni 프로파일을 검출하여, 0.50 km s⁻¹의 초음속 수축을 나타내며, 수축 속도는 4.5×10⁻⁵ M☉ yr⁻¹이다. 이는 source B가 T Tauri 항성일 가능성을 배제한다. source A의 고해상도 운동학적 특성은 약 5.5 km s⁻¹의 속도 기울기를 보이며, 0.53 M☉ 중심 천체를 둘러싼 경사진 원형 회전 디스크와 일치한다.

ABSTRACT

Aims: We focus on the kinematical properties of a proto-binary to study the infall and rotation of gas towards its two protostellar components. Methods: We present ALMA Science Verification observations with high-spectral resolution of IRAS 16293-2422 at 220.2 GHz. The wealth of molecular lines in this source and the very high spectral resolution offered by ALMA allow us to study the gas kinematics with unprecedented detail. Results: We present the first detection of an inverse P-Cygni profile towards source B in the three brightest lines. The line profiles are fitted with a simple two-layer model to derive an infall rate of 4.5x10^-5 Msun/yr. This infall detection would rule-out the previously suggested possibility that source B is a T Tauri star. A position velocity diagram for source A shows evidence for rotation with an axis close to the line-of-sight.

연구 동기 및 목표

• 프로이중성계인 IRAS 16293-2422의 운동학적 성질을 조사하여, 두 개의 원형성분에서의 수축과 회전을 집중적으로 분석한다.
• 분자선 프로파일을 통해 수축 신호를 검출하여, source B가 T Tauri 항성인지 아니면 원형성별인지 판단한다.
• source A에서 관측된 고속도 기울기를 해결하고, 이가 디스크에 기인하는지 다중 구성요소에 기인하는지 판단한다.
• ALMA의 고해상도 스펙트럼 해상도와 감도를 활용하여 초기 항성 형성에서 기체 운동학과 화학을 연구한다.

제안 방법

• 220.2 GHz에서 수행된 ALMA 과학 검증 관측을 통해 61 kHz 채널 너비와 234.375 MHz 대역폭을 갖는 스펙트럼 설정을 사용하여 고해상도 스펙트럼 해상도를 확보하였다.
• 특히 H2CCO, CH3OCHO-A/E 및 기타 복잡한 유기화합물에서 P-Cygni 및 역 P-Cygni 특징을 분석하여 수축을 탐지하였다.
• source B의 역 P-Cygni 프로파일을 적합하기 위해 이중층 모델을 적용하여 수축 속도와 수축률을 유도하였다.
• source A의 주축을 따라 위치-속도(PV)도를 구성하여 회전 운동을 평가하고 디스크의 배치를 추론하였다.
• 기존 간섭계 및 단일 안테나 관측 결과와 비교하여 운동학 데이터의 일관성을 평가하고 모호함을 해소하였다.
• 이론적 음속(30 K에서 0.32 km s⁻¹)을 사용하여 수축 속도가 초음속인지 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분자선 프로파일에서 source B로 향하는 직접적인 수축 증거가 존재하는가?
• RQ2 source B로 향하는 수축 속도와 수축률은 얼마이며, 이는 이전에 제기된 T Tauri 항성 가설을 배제하는가?
• RQ3 source A에서 관측된 강력한 속도 기울기는 무엇에 기인하는가? 이는 회전 디스크와 일치하는가?
• RQ4 source A와 B의 운동학적 성질은 어떻게 다르며, 이는 각각의 진화 상태에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ5 ALMA의 고해상도 스펙트럼 해상도로 이전 관측에서 탐지되지 않은 운동학적 구조를 해명할 수 있는가?

주요 결과

• source B로 향하는 세 개의 분자선에서 역 P-Cygni 프로파일이 검출되어 수축에 대한 직접적 증거를 제공한다.
• source B로 향하는 수축 속도는 0.50 ± 0.01 km s⁻¹이며, 30 K에서의 음속 0.32 km s⁻¹보다 초음속이다.
• 유도된 수축률은 4.5×10⁻⁵ M☉ yr⁻¹이며, 다른 저질량 원형성별의 값과 일치한다.
• 수축의 검출은 이전에 제기된 바와 같이 source B가 T Tauri 항성일 가능성은 배제한다.
• source A는 방사형 방향으로 약 5.5 km s⁻¹의 속도 기울기를 보이며, 경사진 원형 회전 디스크와 일치한다.
• source A의 중심 천체 질량은 0.53 M☉로 추정되며, 이는 밀도파장에서의 광학적 두께 효과로 인해 기존 연질미세먼지 방출에서의 추정치보다 높을 수 있다.