[論文レビュー] Emission lines from rotating proto-stellar jets with variable velocity profiles. I. Three-dimensional numerical simulation of the non-magnetic case

A. H. Cerqueira, P. F. Velázquez+3 more|ArXiv.org|Oct 19, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 29被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、Yguazú-aコードを用いた3次元流体力学的シミュレーションを用い、回転する可変速度の原始星ジェット（前進運動と間歇的噴出を含む）をモデル化した。その結果、従来、ジェットの回転を示す証拠と解釈されてきた発光ラインプロファイルの径方向速度非対称性は、前進運動によっても同様に説明可能であり、これが磁気中心力風モデルを支持する仮定を疑問視するものである。

ABSTRACT

Using the Yguazu-a three-dimensional hydrodynamic code, we have computed a set of numerical simulations of heavy, supersonic, radiatively cooling jets including variabilities in both the ejection direction (precession) and the jet velocity (intermittence). In order to investigate the effects of jet rotation on the shape of the line profiles, we also introduce an initial toroidal rotation velocity profile, in agreement with some recent observational evidence found in jets from T Tauri stars which seems to support the presence of a rotation velocity pattern inside the jet beam, near the jet production region. Since the Yguazu-a code includes an atomic/ionic network, we are able to compute the emission coefficients for several emission lines, and we generate line profiles for the H, [O I]6300, [S II]6716 and [N II]6548 lines. Using initial parameters that are suitable for the DG Tau microjet, we show that the computed radial velocity shift for the medium-velocity component of the line profile as a function of distance from the jet axis is strikingly similar for rotating and non-rotating jet models. These findings lead us to put forward some caveats on the interpretation of the observed radial velocity distribution from a few outflows from young stellar objects, and we claim that these data should not be directly used as a doubtless confirmation of the magnetocentrifugal wind acceleration models.

研究の動機と目的

• ジェットの回転と前進運動が原始星ジェットの発光ラインプロファイルの形態および運動学に与える影響を調査すること。
• DG Tauのようなマイクロジェットにおける観測された径方向速度非対称性が、回転よりも前進運動によってよりよく説明できるかどうかを検証すること。
• 径方向速度プロファイルを磁気中心力風モデルの直接的証拠として用いる信頼性を評価すること。
• 可変噴出速度および方向、放射冷却、原子・イオン線発光を含む現実的なジェット条件をシミュレートすること。

提案手法

• Hα、[O I] λ6300、[S II] λ6716、[N II] λ6548線の発光係数を計算するために、埋め込まれた原子・イオンネットワークを有するYguazú-a 3次元流体力学コードを採用した。
• 初期のトロイダル回転速度プロファイル、噴出方向の前進運動、間歇的噴出速度を有するジェットをシミュレートした。
• DG Tauマイクロジェットに一致する初期パラメータを用い、天体物理学的妥当性を確保した。
• ジェット軸に垂直な複数の空間位置における発光ラインプロファイルの合成データキューブを生成した。
• ラインプロファイルにガウス成分をフィットし、ジェット軸からの距離関数としての中程度速度成分（MVC）の径方向速度を抽出した。
• 回転、前進運動、両方のモデルにおけるジェット側と反ジェット側の速度非対称性を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 前進運動のみで、ジェット回転に起因すると予想される発光ラインプロファイルの径方向速度非対称性を再現できるか？
• RQ2 回転ありと回転なしのジェットモデルにおいて、中程度速度成分の径方向速度プロファイルはジェット軸からの距離とともにどのように変化するか？
• RQ3 DG Tau、RW Aur、その他のマイクロジェットにおける観測された速度オフセットは、ジェットの固有の回転ではなく、前進運動によって説明できるか？
• RQ4 前進運動と回転の併用は、単独での作用よりも大きな速度非対称性を生じるか？
• RQ5 観測された径方向速度パターンが、磁気中心力風モデルを明確に支持する証拠として用いられる程度はどの程度か？

主な発見

• ジェット軸からの距離関数としての、中程度速度成分（MVC）の径方向速度シフトは、回転ありと回転なしのジェットモデルで顕著に類似している。
• 前進運動のみで、MVCにおける系統的で片側への速度オフセット（|ΔVrad| ≤ 20 km s⁻¹）が生じ、DG Tauや他のマイクロジェットの観測結果と一致する。
• 前進運動と回転の併用により、約40–80 km s⁻¹のより大きなオフセットが生じ、複数のジェットにおける観測された非対称性と一致する。
• 逆行的前進運動は、より小さく、一貫性のない速度オフセットを生じるため、前進運動の方向が観測可能な非対称性に影響を与えることが示唆される。
• DG Tau、Th28、RW Aur、LkHα 321における観測された径方向速度非対称性は、ジェットの回転に起因すると一意に特定できるものではなく、前進運動によって同様のパターンが再現可能である。
• RW Aurにおけるディスクの回転方向がジェットの見かけの回転と反対であるという事実により、回転解釈はさらに揺るがされ、前進運動または固有の非対称性が代替的説明として妥当であると考えられる。