[論文レビュー] A Corona Australis cloud filament seen in NIR scattered light II: Comparison with sub-millimeter data

M. Juvela, Veli-Matti Pelkonen+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 36被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、近赤外線（NIR）散乱光、APEX/Labocaによる準ミリ波長（870 μm）の放射、およびスパitzer 160 μmデータを用いて、コロナ・オロリス分子雲のフィラメントにおけるダストの性質を調査した。準ミリ波長の放射率（κ₈₇₀）は（1.3 ± 0.4） × 10⁻⁵ mag⁻¹であり、希薄な銀河間媒体の値と整合的で、高消光領域においてもNIR表面輝度が列密度ピークを正確に追跡できることを示し、星に基づく消光測定を上回る性能を示した。

ABSTRACT

We study a northern part of the Corona Australis molecular cloud that consists of a filament and a dense sub-millimetre core inside the filament. Our aim is to measure dust temperature and sub-mm emissivity within the region. We also look for confirmation that near-infrared (NIR) surface brightness can be used to study the structure of even very dense clouds. We extend our previous NIR mapping south of the filament. The dust colour temperatures are estimated using Spitzer 160um and APEX/Laboca 870um maps. The column densities derived based on the reddening of background stars, NIR surface brightness, and thermal sub-mm dust emission are compared. A three dimensional toy model of the filament is used to study the effect of anisotropic illumination on near-infrared surface brightness and the reliability of dust temperature determination. Relative to visual extinction, the estimated emissivity at 870um is kappa(870) = (1.3 +- 0.4) x 10^{-5} 1/mag. This is similar to the values found in diffuse medium. A significant increase in the sub-millimetre emissivity seems to be excluded. In spite of saturation, NIR surface brightness was able to accurately pinpoint, and better than measurements of the colour excesses of background stars, the exact location of the column density maximum. Both near- and far-infrared data show that the intensity of the radiation field is higher south of the filament.

研究の動機と目的

• コロナ・オロリス分子雲の密度の高いフィラメントにおけるダスト温度および準ミリ波長放射率を測定すること。
• 高消光領域における近赤外線（NIR）散乱光が、列密度のトレーサーとして信頼できるかを検証すること。
• NIR表面輝度、星の赤化、熱的準ミリ波長放射からの列密度推定値を比較すること。
• 一部の先行研究が示唆するように、密度の高い領域でダスト放射率が増加するかどうかを評価すること。
• 非等方的照明の影響がNIR表面輝度および色温度推定値に与える影響をモデル化すること。

提案手法

• コロナ・オロリスフィラメントの南側に広がるNIRマッピングを実施し、構造の両側をカバーした。
• スパitzer 160 μmとAPEX/Laboca 870 μmマップを統合し、ダストの色温度を導出し、放射率を推定した。
• J、H、Kバンドにおける背景星の赤化を用いて、視覚的消光（A_V）を推定し、NIRおよび準ミリ波長トレーサーと比較した。
• 3次元の簡易放射移動モデルを適用し、非等方的照明の影響をシミュレートし、色温度および放射率の推定に生じるバイアスを評価した。
• 視覚的消光に対する放射率を計算した：κ₈₇₀ = （1.3 ± 0.4） × 10⁻⁵ mag⁻¹。
• 視線方向の温度変動が放射率推定値に与える系統的影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コロナ・オロリスフィラメントの密度の高い領域における準ミリ波長放射率は、希薄な媒体と比較して顕著に増加するか？
• RQ2 星に基づく消光測定が飽和する高消光環境において、近赤外線散乱光が列密度ピークを正確にトレースできるか？
• RQ3 非等方的照明の影響が、観測されたNIR表面輝度および導出された色温度にどのように影響するか？
• RQ4 色温度推定値が、密度の高いフィラメントにおけるダスト放射率の導出にどの程度バイアスをもたらすか？
• RQ5 観測された放射率は、ダストの性質が一定であると仮定したモデルと整合的か、それとも粒子成長や組成変化の証拠があるか？

主な発見

• 870 μmにおける準ミリ波長放射率は（1.3 ± 0.4） × 10⁻⁵ mag⁻¹と測定され、希薄な銀河間媒体の値と整合的であり、密度の高い領域でも顕著な増加は認められなかった。
• A_V > 10 magという高い視覚的消光が見られるにもかかわらず、NIR散乱光の表面輝度は列密度最大値を正確に特定でき、星に基づく消光測定を上回る性能を示した。
• フィラメントにおける観測された色温度は約10.5 Kに低下し、冷たいダストを示唆するが、これにより放射率に顕著な増加は生じなかった。
• 3次元放射移動モデルの結果、非等方的照明は観測されたNIR色の変化を説明でき、色温度は真のダスト温度を最大約25%低く推定していることが示された。
• 色温度のバイアスは、A_Vの過大評価の可能性によって部分的に相殺されるため、放射率推定値は依然として頑健であると考えられる。
• 強い放射率増加の主張とは対照的に、本研究の結果は、このような変化が普遍的ではなく、局所的な条件に依存する可能性を示唆している。