[論文レビュー] Chlorine in the Galactic ISM: Revised f-values with FUSE and STIS

Paule Sonnentrucker, S. D. Friedman+1 more|Sep 5, 2006

Spectroscopy and Laser Applications参考文献 16被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、やや赤化した星に向かう高分解能FUSEおよびSTIS観測を用いて、4本の弱いCl I吸収線（1004、1079、1090、1094 Å）のオシレーター強度（f値）を再評価した。曲線の成長則解析による経験的決定では、測定されたf値と理論的予測との間に顕著な乖離が認められ、それぞれ約3.1、1.2、2.4、0.42の要因で差が生じており、これはCl Iが拡散性星間雲における寒冷・分子性水素の tracer としての信頼性を高めている。

ABSTRACT

Cl I is the atomic species most directly coupled to molecular hydrogen due to its chemistry. Its weakest lines are thereby probably the best tracer of optically thick H2 components in diffuse clouds. We report on the empirical determination of the oscillator strengths for four Cl I absorption lines predicted to be weak and often detected toward moderately reddened sight lines observed with the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE). We compared our oscillator strength estimates with the oscillator strength calculations listed in Morton (2003). We find that our empirical oscillator strength values for the Cl I 1004, 1079, 1090 and 1094 A lines differ from the theoretical predictions by factors of ~3.1, 1.2, 2.4 and 0.42, respectively. We briefly discuss the value of Cl I as tracer of molecular gas for our star sample.

研究の動機と目的

• 4本の弱いCl I線（1004、1079、1090、1094 Å）の遠紫外域における正確なオシレーター強度（f値）を経験的に決定すること。
• 星間媒体における理論的f値（Morton 2003）と観測された線強度との乖離を解消すること。
• 光分解離や分数量子効果の影響を受けない、寒冷・分子性水素を効果的にトレースできるCl Iの信頼性を高めること。
• 銀河系星間媒体における塩素の全柱密度および宇宙元素比のより正確な決定を可能にすること。
• 追加の中程度赤化した星からのアーカイブFUSEデータを用いて、再評価されたf値の妥当性を検証すること。

提案手法

• 3つの計画対象星（HD91597、HD220057、HD108）および3つのアーカイブ星（HD185418、HD206267、HD210839）に向けて、高感度のFUSEおよびSTISスペクトルを取得した。
• FUSEでFP分割法を用い、1分解能素子あたりS/N ≥ 30を達成することで、弱い線の最適な検出を実現した。
• 実験的に決定されたf値を有する1347 Åおよび1097 Å線をアンカーとして、全Cl I柱密度を導出するための曲線の成長則解析を実施した。
• CalFUSEパイプライン（v3.0.8）を用いてFUSEスペクトルをキャリブレーションおよび合成し、露出間のずれを交差相関で補正した。
• ヘリオセントリックドップラー補正と連続スペクトルフィッティングを実施し、等価幅を正確に測定した。
• 曲線の成長則フィットから得られた経験的f値を、Morton（2003）の理論的値と比較し、乖離の程度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Cl I線の1004、1079、1090、1094 Åにおける経験的f値は、Morton（2003）の理論的予測と比べてどの程度異なるか？
• RQ2 理論的f値と経験的f値との乖離が、Cl I柱密度およびH2濃度推定値に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ3 COが光学的厚さを持つ場合を含め、Cl I線が拡散性星間雲における寒冷・分子性水素の信頼できるトレーサーとして機能できるか？
• RQ4 赤化度およびS/Nが異なる複数の視線方向で、再評価f値の妥当性はどの程度保たれるか？
• RQ5 飽和や混合の影響が、標準f値を用いたCl I柱密度測定の正確性に及ぼす影響は何か？

主な発見

• Cl I 1004 Å線の経験的f値は、Morton（2003）の理論値よりも約3.1倍も低く、過去のモデルで著しく低く見積もられていたことが示された。
• Cl I 1079 Å線のf値は理論的予測と非常に近い（1.2倍の差異）、この遷移は高い信頼性を有することが示された。
• Cl I 1090 Å線の経験的f値は理論値の2.4倍高く、過去の元素比推定値が柱密度を低く見積もっていた可能性を示唆している。
• Cl I 1094 Å線では、経験的f値が理論値の0.42倍にとどまり、理論値がその強度を約2.4倍過大評価していることが示された。
• 再評価f値により、複数の視線方向で得られたCl I柱密度の整合性が著しく向上し、特に1347 Åおよび1097 Å線と組み合わせた場合に顕著であった。
• 再評価f値を用いた曲線の成長則フィットでは、全6つの視線方向で一貫したCl I柱密度が得られ、新たなf値の妥当性が確認された。