[논문 리뷰] ALMA discovery of a rotating SO/SO$_2$ flow in HH212. A possible MHD disk wind?

Benoît Tabone, S. Cabrit외 8명|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|2017. 10. 03.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 23인용 수 29

한 줄 요약

이 논문은 ALMA 사이클 4 관측을 통해 HH212에서 약 60 au 해상도에서 도는 SO/SO₂ 확산류를 규명하였으며, 이는 반경 0.05–40 au에서 기원하는 자기유체역학(MHD) 디스크 풍압에 의해 발생한 것으로 해석된다. 이 풍압의 도는 신호는 축방향 SiO 제트보다 느리고 넓은 편이며, 중간 정도의 레버 암(λ ≤ 5)를 통해 각운동량을 추출함을 시사하며, 이는 핵에서 별로의 질량 효율을 ≤50%로 제한할 수 있음을 시사하며, 저질량 원형성성성성성에서 넓은 H₂O 선성분을 설명할 수 있다.

ABSTRACT

We wish to constrain the possible contribution of a magnetohydrodynamic disk wind (DW) to the HH212 molecular jet. We mapped the flow base with ALMA Cycle 4 at 0.13"$\sim$ 60 au resolution and compared these observations with synthetic DW predictions. We identified, in SO/SO$_2$, a rotating flow that is wider and slower than the axial SiO jet. The broad outflow cavity seen in C$^{34}$S is not carved by a fast wide-angle wind but by this slower agent. Rotation signatures may be fitted by a DW of a moderate lever arm launched out to $\sim$ 40 au with SiO tracing dust-free streamlines from 0.05-0.3 au. Such a DW could limit the core-to-star efficiency to $\leq$50%.

연구 동기 및 목표

• HH212에서 원형성성성성의 질량 축적 동안 각운동량을 추출하는 자기유체역학(MHD) 디스크 풍압(DWs)의 역할을 규명한다.
• 관측된 유량 공극이 빠른 넓은 각도의 풍압에 의해 조성되었는지, 아니면 느린 도는 성분에 의해 조성되었는지 조사한다.
• ALMA 관측 결과를 합성 DW 모델과 비교하여 DW의 기원 반경과 자기 레버 암을 규명한다.
• 이러한 DW가 핵에서 별로의 질량 효율과 저질량 원형성성성성에서 넓은 H₂O 선성분을 유도하는 데 미치는 영향을 평가한다.
• 이dealized 자기유사 MHD 모델이 관측된 운동학 및 공극 형태를 재현하는 데에서 가지는 한계를 평가한다.

제안 방법

• HH212를 향해 약 60 au 해상도(0.13” 빔)에서 고해상도 ALMA 사이클 4 관측을 실시하였으며, SO₂(334.67 GHz), SO(346.53 GHz), SiO(347.33 GHz), C₃⁴S(337.40 GHz), C¹⁷O(337.06 GHz) 선을 대상으로 하였고, 스펙트럼 해상도는 0.1–0.44 km s⁻¹이었다.
• CASA를 사용하여 캘리브레이션 및 이미징을 수행하였으며, C₃⁴S에는 자연가중을, 다른 선에는 R=0.5로 안정화하여 감도와 해상도의 균형을 확보하였다.
• SO 및 SO₂의 위치-속도(PV)도를 분석하여 도는 신호를 탐지하고, 합성 MHD 디스크 풍압 모델과 비교하였다.
• 자기 중심력 가속을 가정하고, 다양한 기원 반경과 자기 레버 암(λ)를 가진 자기유사 정적 MHD DW 모델에 관측된 속도 기울기를 적합시켰다.
• 다이폴리드 자기장 표면과 토로이드 자기장 비율(Bφ/Bp)을 모델링하여 먼지 투과도 패atters를 예측하였으며, 나선형 자기장 구조의 존재 여부를 검증하였다.
• 유속장과 공극 벽에 의한 압력 봉쇄가 스트림라인에 미치는 영향을 평가하였으며, 중심력 장벽과 적도 부근에서 자기유사 모델과의 편차를 주목하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HH212의 유량 공극은 빠른 넓은 각도의 풍압에 의해 조성되었는가, 아니면 느린 도는 성분에 의해 조성되었는가?
• RQ2 관측된 도는 SO/SO₂ 유량의 기원 반경 범위와 자기 레버 암(λ)는 무엇이며, MHD 디스크 풍압 이론과 일치하는가?
• RQ3 관측된 SO/SO₂의 도는 정적 자기유사 MHD 디스크 풍압 모델로 설명될 수 있는가?
• RQ4 이러한 DW가 대부분의 질량 축적 각운동량을 추출한다면, 핵에서 별로의 질량 효율은 어떻게 되는가?
• RQ5 공극과 환경에 의한 압력 효과는 이상화된 모델과 비교해 볼 때 DW 스트림라인의 형태와 운동학에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 중앙 소스에서 약 40 au까지 연장되는 평균 속도 약 30 km s⁻¹의 도는 SO/SO₂ 유량이 감지되었으며, 양파 껍질 같은 속도 구조를 보였다.
• SO/SO₂의 도는 C¹⁷O 도는 환경과 축방향 SiO 제트와 같은 방향으로 도는 것으로, 공전하는 유량 물질임을 시사한다.
• 유량 공극은 빠른 넓은 각도의 풍압이 아닌, 반경 0.05–40 au에서 기원하는 느린 도는 성분에 의해 조성되었으며, SiO는 0.05–0.3 au에서 먼지가 없는 스트림라인을 따라 움직였다.
• 자기 레버 암(λ)는 λ ≤ 5로 제약되었으며, DG Tau 시스템보다 훨씬 작아, 더 작고 또는 덜 자석화된 풍압임을 시사한다.
• 이러한 DW가 대부분의 질량 축적 각운동량을 추출한다면, 약 50%의 질량 유량이 방출되어 핵에서 별로의 질량 효율이 ≤50%로 제한될 것이다.
• 관측된 도 기울기는 투영 및 기하학적 효과로 인해 진정한 외곽 기원 반경을 과소평가하고 있으며, 이는 시스템적 편향으로 이전 DW 연구에 영향을 줄 수 있다.