[논문 리뷰] The global kinematics of the Dumbbell planetary nebula (NGC 6853, M27, PN G060.8-03.6)

J. Meaburn, P. Boumis외 4명|arXiv (Cornell University)|2005. 01. 26.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 Dumbbell 성운(NGC 6853)의 공간 해상도를 갖춘 운동학을 두 개의 수직으로 배열된 컷을 통해 얻은 복사선 프로파일을 이용하여 제시한다. 중심부의 He ii 6560 Å 복사선을 방출하는 부피는 확장 속도가 ≤7 km s⁻¹로 매우 낮으며, 이는 거의 정적임을 시사한다. 이 부위를 둘러싸고는 [O iii] 및 [N ii] 복사선을 방출하는 중첩된 껍질이 존재하며, 각각 13 km s⁻¹, 31 km s⁻¹, 35 km s⁻¹의 속도로 팽창하고 있다. 결과적으로 외부의 [N ii] 껍질은 상대적으로 관성 있는 환경과 ≥25 km s⁻¹의 상대 속도로 충돌하고 있으며, 이는 은하간 매질과의 상호작용을 시사한다. 이는 중심 항성의 빠른 바람이 멈춘 것으로 인해 단순한 바람 구동 모델이 설명하기 어려운 상황이다.

ABSTRACT

Spatially resolved profiles of the HeII 6560 A, Halpha and [N II] 6548 & 6584 A nebular emission lines have been obtained in two orthogonal long cuts over the Dumbbell planetary nebula. The central HeII 6560 A emitting volume of the bright dumbbell structure is shown to be particularly inert with an expansion velocity of <= 7 km/s. This is enveloped by an inner [O III] 5007 A emitting shell expanding at 13 km/s, an outer [O III] 5007 A shell expanding at 31 km/s which is on the inside of the outer [N II] 6584 A emitting shell expanding at 35 km/s. A new Halpha + [N II] 6548 & 6584 A continuum-subtracted image of the 15' diameter halo has also been compared with recent proper motion measurements of the central star and the present line profiles from the halo's inner edge. Interaction with the ambient interstellar medium is suggested. The bright [N II] 6584 A emitting shell must be running into this relatively inert halo with a differential velocity of >= 25 km/s. The present results are compared with currents models for the creation of planetary nebulae.

연구 동기 및 목표

• 공간 해상도를 갖춘 복사선 프로파일을 이용하여 Dumbbell 성운의 전역 운동학을 맵핑하는 것.
• 구분된 이온화된 껍질과 중심 He ii 방출 부피의 확장 속도를 결정하는 것.
• 은하간 매질 상호작용이 성운의 확장된 환경을 형성하는 데 미치는 역할을 조사하는 것.
• 이중 바람 모델이 성운의 운동학적 구조를 설명하는 데 있어 타당한지 평가하는 것.
• 관측된 운동학을 현재의 성운 형성 모델과 비교하는 것.

제안 방법

• Dumbbell 성운을 관통하는 두 개의 수직 컷을 따라 공간 해상도를 갖춘 장선 분광법을 수행하여 He ii 6560 Å, H α, 그리고 [N ii] 6548 및 6584 Å의 복사선 프로파일을 확보하였다.
• 선형 프로파일에서 유도된 성운의 속도 구조를 바탕으로, 반경 속도와 선의 너비를 기반으로 구분된 껍질을 식별하였다.
• 15′ 지름의 환경을 시각화하기 위해 새로운 연속체 제거된 H α + [N ii] 이미지를 제작하였다.
• Benedict 등(2003)에서 얻은 중심 항성의 운동량 측정치를 환경 운동학과 비교하여 은하간 매질 상호작용 여부를 평가하였다.
• 운동학 패tern을 바람 정지 및 질량 적재 메커니즘의 맥락에서 해석하였다.
• Steffen 및 López(2004)에서 제시한 바람-구름 상호작용의 수치 시뮬레이션을 이용하여 위치-속도도에서 관측된 'V자형' 분출을 해석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Dumbbell 성운의 구분된 이온화 껍질의 확장 속도는 무엇인가요?
• RQ2 외부 [N ii] 6584 Å 껍질의 운동학은 더 흐린 환경과 어떻게 비교되는가요?
• RQ3 성운과 주변 은하간 매질 간의 상호작용에 대한 증거가 있는가요?
• RQ4 왜 운동학적 구조가 이중 바람 모델의 예측과 다릅니까?
• RQ5 'V자형' 분출이 위치-속도도에서 관측된 이유는 무엇인가요?

주요 결과

• 중심 He ii 6560 Å 방출 부피는 매우 낮은 확장 속도 ≤7 km s⁻¹를 보이며, 거의 정적임을 시사한다.
• 내부 [O iii] 5007 Å 껍질은 13 km s⁻¹로 팽창하며, 외부 [O iii] 5007 Å 껍질은 31 km s⁻¹로 팽창한다.
• 최외곽의 [N ii] 6584 Å 껍질은 35 km s⁻¹로 팽창하며, 주축을 따라 배럴 모양 또는 준타원형 구조를 형성한다.
• [N ii] 6584 Å 껍질은 주변 환경으로 들어가며 ≥25 km s⁻¹의 상대 속도로 이동하고 있으며, 이는 충돌을 시사한다.
• 희미한 외부 환경은 약 20 km s⁻¹의 선 너비와 ≤10 km s⁻¹의 확장 속도를 보이며, AGB 초풍의 기원과 일치한다.
• 환경의 형태는 중심 항성의 운동량 측정치(37 km s⁻¹, PA 21°)에 의해 지지되며, 은하간 매질을 향해 움직이는 성운의 운동에 의해 형성된 것으로 여겨진다.