[논문 리뷰] The G9.62+0.19-F Hot Molecular Core - The infrared view on very young massive stars

H. Linz, B. Stecklum외 3명|ArXiv.org|2004. 06. 30.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 77인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 VLT 및 기타 망원경을 이용한 고해상도 근적외선 및 중적외선 이미징을 통해 3.8 μm에서 처음으로 뜨거운 분자핵(HMC)을 직접 적외선으로 탐지하였다. G9.62+0.19–F HMC에서는 복잡한 미세구조가 드러나며, 분출에 의해 형성된 공극으로 인해 밀도 높은 내재된 천체(F4)가 핵과 연관되어 있음을 규명하였다. 또한, HMC의 적외선 방출은 분출 공극으로 인한 비대칭적 담비 조건이 유리할 때에만 탐지 가능하다는 점을 입증하였다.

ABSTRACT

(abridged) We present the results of an extensive infrared study of the massive star-forming region G9.62+0.19. The data cover information from broad- and narrow-band filters in the wavelength range from 1 to 19 micrometer and are obtained with ESO's infrared cameras ISAAC and TIMMI2 and with SpectroCam-10 (Mt. Palomar). The high sensitivity and resolution provided by these facilities revealed intriguing new details of this star-forming region and especially about the embedded hot molecular core (HMC) - component F. We analyse the newly found infrared sub-structure of four objects in this HMC region. While one of these objects (F2) is probably a foreground field star, the nature of the brightest object in the near-infrared there (F1) remains somewhat enigmatic. Our new astrometry proves that this object is not coincident with the peak of the molecular line emission of the HMC, but displaced by 1.7 arcsecs (nearly 10000 AU on a linear scale). We estimate this object to be an additional embedded object with a dense dust shell. Very near the HMC location we find L' band emission which strongly rises in flux towards longer wavelengths. We presume that this emission (F4) arises from the envelope of the HMC which is known to be associated with a molecular outflow roughly aligned along the line of sight. Thus, the clearing effect of this outflow causes strong deviations from spherical symmetry which might allow infrared emission from the HMC to escape through the outflow cavities. This presents the first direct detection of an HMC at a wavelength as short as 3.8 micron. At 11.7 and 18.75 micron, the HMC counterpart F4 ultimately proves to be the most luminous IR source within the G9.62+0.19-F region.

연구 동기 및 목표

• 고질량 항성 형성의 초기 단계에서 내재된 대질량 뜨거운 분자핵(HMC) G9.62+0.19–F의 적외선 형태와 물리 조건을 조사하기 위해.
• 특히 밝은 근적외선 천체 F1과 더불어 장파장 방출을 보이는 더 흐린 천체 F4를 포함한 HMC 영역 내 다중 적외선 천체의 성격을 규명하기 위해.
• HMC가 근적외선에서 탐지 가능한지 확인하고, 환성 담비와 분출 공극이 적외선 가시성에 미치는 영향을 이해하기 위해.
• 동일 지역 내 초소형 H II 영역(UCH II) D와 E가 강한 라디오 방출을 보이지만 적외선 데이터에서 탐지되지 않는 이유를 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 1–19 μm 범위에서 VLT의 ISAAC, La Silla의 TIMMI2, Mount Palomar의 SpectroCam-10을 이용한 고감도·고각해상도 근적외선 및 중적외선 이미징을 수행하였다.
• Brγ 및 H2 방출선에서의 협대역 이미징과 K-대역 이미징 편광 측정을 결합하여 산란광과 방출 영역을 식별하였다.
• 적외선 천체의 위치를 NH3 및 CH3CN 분자의 분자선 방출 최고점과 비교하여 공간적 일치성과 물리적 연관성을 평가하였다.
• 가장 밝은 적외선 천체(F4)에 대해 복사전달 모델링과 SED 피팅을 적용하여 빛의 세기, 온도 및-dust 셸 농도를 제약하였다.
• 고해상도 라디오 데이터를 재분석하여 UCH II 영역 D와 E의 시선 방향 담비 정도를 추정하였으며, 이는 그들이 강한 라디오 방출을 보이지만 적외선에서 탐지되지 않는 이유를 설명한다.
• 선형 방향에 따라 정렬된 분출 유동이 비대칭적 적외선 방출과 공극 형성의 해석에 사용되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 뜨거운 분자핵 G9.62+0.19–F는 근적외선에서 탐지 가능한가? 만약 그렇다면 어떤 조건에서 가능한가?
• RQ2 밝은 근적외선 천체 F1의 성격은 무엇이며, 왜 HMC의 분자 피크에서 이격되어 있는가?
• RQ3 왜 HMC의 적외선 방출이 장파장(11.7 μm 및 18.75 μm)에서 가장 두드러지게 나타나는가? 이에 기여하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ4 초소형 H II 영역 D와 E는 강한 라디오 방출을 보이지만 왜 적외선에서 보이지 않는가?
• RQ5 분출 공극과 비대칭적 담비는 대질량 젊은 항성의 적외선 방출의 탐지 가능성과 형태에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• G9.62+0.19–F HMC는 3.8 μm에서 처음으로 직접 탐지되었으며, 이는 매우 짧은 파장에서 뜨거운 분자핵이 적외선으로 탐지된 최초의 사례이다.
• HMC의 분자 피크 근처에 위치하고 장파장 방출이 강한 천체 F4는 11.7 μm 및 18.75 μm에서 지역 내에서 가장 높은 빛의 세기를 보이는 가장 빛나는 적외선 천체로 확인되었다.
• 근적외선 천체 F1은 HMC의 분자 피크와 일치하지 않으며, 1.7 초초(약 10,000 AU)만큼 이격되어 있다. 이는 밀도 높은 먼지 셸에 싸여 있는 깊이 내재된 천체로 가장 잘 설명된다.
• 확산된 K-대역 방출(2.16 μm)은 편광 측정에 의해 지지되며 산란광으로 기인한 것으로 보이며, 주로 HMC의 분출 콘에서 방출 방사선이 통과할 수 있는 길을 확보한 데 기인한다.
• UCH II 영역 D와 E가 적외선에서 탐지되지 않은 것은 고해상도 라디오 분자선 데이터로부터 유도된 고담비 추정치와 일치하며, 강한 라디오 방출에도 불구하고 그들의 가시성 부족을 설명한다.
• 이 지역의 복잡한 적외선 외형은 청소년기 천체(YSO)의 본질적 SED 외에도, 비대칭적인 환성 물질 분포와 분출 공극이 방출이 탈출할 수 있도록 해주는 데 기인한다.