[論文レビュー] ALMA CO J=6-5 observations of IRAS16293-2422: Shocks and entrainment

L. E. Kristensen, Pamela Klaassen+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2012

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 22被引用数 16

ひとこと要約

ALMA Band 9によるIRAS16293–2422のCO J=6–5観測では、原始星Aのブルーシフトされたバッシュ・ショックが、天の上での平面で原始星Bと重なっていることが判明した。これは、現在Bからの流れ出しがない状態でも100 AU以上のスケールで衝撃波が引きずられていることを示している。高分解能データは、衝撃波発光が局所的なホットスポットに集中しており、高速度ラインウェイドが優先的に回復されていることを確認しており、原始星Aが衝撃波を駆動しているが、Bは降着があるにもかかわらず現在は静止していることが示されている。

ABSTRACT

Observations of higher-excited transitions of abundant molecules such as CO are important for determining where energy in the form of shocks is fed back into the parental envelope of forming stars. The nearby prototypical and protobinary low-mass hot core, IRAS16293-2422 (I16293) is ideal for such a study. The source was targeted with ALMA for science verification purposes in band 9, which includes CO J=6-5 (E_up/k_B ~ 116 K), at an unprecedented spatial resolution (~0.2", 25 AU). I16293 itself is composed of two sources, A and B, with a projected distance of 5". CO J=6-5 emission is detected throughout the region, particularly in small, arcsecond-sized hotspots, where the outflow interacts with the envelope. The observations only recover a fraction of the emission in the line wings when compared to data from single-dish telescopes, with a higher fraction of emission recovered at higher velocities. The very high angular resolution of these new data reveal that a bow shock from source A coincides, in the plane of the sky, with the position of source B. Source B, on the other hand, does not show current outflow activity. In this region, outflow entrainment takes place over large spatial scales, >~ 100 AU, and in small discrete knots. This unique dataset shows that the combination of a high-temperature tracer (e.g., CO J=6-5) and very high angular resolution observations is crucial for interpreting the structure of the warm inner environment of low-mass protostars.

研究の動機と目的

• 高スペクトル・高空間分解能CO J=6–5観測を用いて、低質量原始星系IRAS16293–2422における高速分子発光の起源を調査すること。
• 原始星Bが現在衝撃波を駆動しているのか、それとも衝撃波発光が原始星Aの流れ出しによる相互作用に起因するのかを特定すること。
• 高温 tracerと干渉計分解能が原始星包周の小スケール衝撃構造をどのように解像できるかを評価すること。
• 流れ出し、衝撃波、および原始星A・Bの2つの成分の間の運動的・形態的関係を明確にすること。
• 原始星系の内側100 AUにおける流れ出しの引きずりの範囲と性質を評価すること。

提案手法

• 25 AU（~0.2角秒）の空間分解能を達成する15本の電波望遠鏡を用い、26〜402 mの基線を有するALMA Band 9観測（690 GHz）を実施した。
• 広がった発光をカバーするため7点のモザイクを用い、データ処理によりモーメントマップおよび位置-速度（PV）図を作成した。
• CO J=6–5発光を速度チャンネルごとに分析し、青シフトおよび赤シフトのラインウェイドを統合して高速度衝撃成分を分離した。
• 特にラインウェイドにおけるフラックス回復を評価するため、単一電波望遠鏡観測と比較した。
• 発光ピークおよび速度勾配の形態的・運動的解析を用いて、衝撃構造の起源を推定した。
• 流れ出しの力学的挙動と前後時定数の理論的モデリングを用いて、二重星駆動ジェットの前後が実際に起こり得るかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IRAS16293–2422におけるCO J=6–5の高速度発光は、主に原始星Aに起因するのか、それとも原始星Bに起因するのか？
• RQ2 原始星B付近に観測されたバッシュ・ショック構造は、原始星Aの流れ出しに起因するものであり、ジェット駆動衝撃と整合的か？
• RQ3 流れ出しの引きずりの空間的範囲は何か？100 AU以上のスケールで起こっているのか、それとも離散的な塊で起こっているのか？
• RQ4 特にラインウェイドにおいて、ALMA干渉計データと単一電波望遠鏡観測との間でフラックス回復に差が生じる理由は何か？
• RQ5 原始星Bは現在、降着または流れ出しを行っているのか、それとも観測された発光は外部からの衝撃励起に起因するのか？

主な発見

• CO J=6–5発光は、原始星Aの流れ出しが包周と相互作用する複数の小さなアーキセコンドサイズのホットスポットで検出された。
• 干渉計はラインコアよりも高速度ラインウェイドの発光をより高い割合で回復しており、衝撃ガスが優先的に検出されていることを示している。
• 原始星Aのブルーシフトされたバッシュ・ショックは、天の上での平面で原始星Bと空間的に一致しており、衝撃波が原始星Bによって駆動されているわけではないと示唆している。
• 原始星Bは降着の兆候があるにもかかわらず、現在の時点では流れ出し活動を示さず、活性的な降着も行っていない。
• バッシュ・ショックの動的年齢は300年未塔と推定され、原始星Aのジェットの急速な前後または変動性を示唆している。
• 周期が約165年である二重星系A1–A2は、観測された衝撃構造の非対称性を生じるジェット前後を駆動する可能性があり、妥当な駆動源である。