[論文レビュー] Gamma Ray Bursts versus OB Associations: do they trigger star formation?

Yu. N. Efremov, S. Ehlerová+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 3被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、ガンマ線バースト（GRB）が星形成を引き起こす可能性があるかどうかを、OB連星と比較して、星間媒体（ISM）に与える影響を調査する。流体力学的シミュレーションを用いて、GRBによって引き起こされるスーパー殻は、OB連星によって生じるものとは異なり、ゆっくりと拡張するか、あるいは静止したままになることが示された。これは、エネルギー出力が大きくても、GRBが顕著な星形成を引き起こす可能性は低いことを示唆している。

ABSTRACT

We discuss differences in shapes, expansion velocities and fragmentation times of structures created by an energy deposition from a single Gamma Ray Burst (GRB) or an OB association to the ISM. After the initial inflation, supershells produced by GRBs are almost static or slowly expanding, contrary to more rapidly expanding supershells created by OB associations. We discuss the position of the energy source relative to the symmetry plane of the galaxy: observed arc-like structures can be the most dense parts of structures formed by an expansion from a source above or below the galactic plane. Arcs may also form, if the expansion takes place inside a giant HI cloud. We try to reproduce the size, the age and the average distance between OB associations in the Sextant region at the edge of LMC 4.

研究の動機と目的

• ガンマ線バースト（GRB）が、OB連星と同様に星間媒体（ISM）における星形成を引き起こすかどうかを評価すること。
• GRBによって形成されたスーパー殻とOB連星によって形成されたものとの間の形状、運動学的および力学的特性を比較すること。
• 観測されたアーク状構造が、GRBによって引き起こされる衝撃波またはOB連星活動の兆候である可能性を評価すること。
• セクスタント領域における構造のサイズ、年齢、空間的分布をモデル化し、GRBまたはOB連星由来の説明と整合性があるかどうかを検証すること。
• エネルギー源の銀河平面からの相対的位置が、観測された構造の形状に与える影響を特定すること。

提案手法

• 流体力学的モデルを用いて、単一のGRBがISMにエネルギーを放出する過程をシミュレートし、スーパー殻の形成と進化を追跡すること。
• 標準的なISMパラメータを用いて、GRB由来の殻とOB連星由来の殻の拡張速度および破壊時間の違いを比較すること。
• 銀河平面の上部または下部から発生する衝撃波を想定し、観測されたアーク状構造の幾何学的特徴を分析すること。
• 巨大HI雲内での殻の拡張をモデル化し、そのような環境がアーク状の特徴を生じる可能性を評価すること。
• LMCのセクスタント領域からの観測データを用いて、OB連星のサイズ、年齢、間隔を制約し、GRB由来の構造と比較すること。
• バーリングの定理とエネルギー保存則を適用して、衝撃を受けた殻の力学的進化を推定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ISMで観測された形態的特徴、例えばアーク状構造は、単一のGRBによるエネルギー供給によって説明可能か？
• RQ2 GRB由来のスーパー殻の拡張速度と破壊時間は、OB連星由来のものと比べてどう異なるか？
• RQ3 エネルギー出力とそれに伴う殻の力学的挙動を踏まえると、GRBが星形成を誘発する可能性はどの程度か？
• RQ4 LMCのセクスタント領域におけるOB連星の観測されたサイズ、年齢、間隔は、GRB由来の構造によって再現可能か？
• RQ5 エネルギー源の位置（銀河平面の上部または下部）が、結果として得られるISM構造の形状に顕著な影響を与えるか？

主な発見

• GRB由来のスーパー殻は、初期の膨張を除き、ゆっくりと拡張するか、ほとんど静止したままにとどまる。これは、OB連星由来の殻とは対照的である。
• GRB駆動の殻の拡張速度は、OB連星駆動の殻に比べて顕著に低く、周囲のガスを圧縮して星形成を誘発する能力が低い。
• ISMで観測されたアーク状構造は、銀河平面の上部または下部に位置する源から発生する衝撃波の最も密度の高い部分として最も説明が可能である。
• 巨大HI雲内での拡張が、閉じ込められることと密度対比の増大により、アークが形成されることも可能である。
• LMCのセクスタント領域におけるOB連星のサイズ、年齢、平均間隔は、GRB由来の起源とは整合せず、これらの特徴はOB連星由来であると考えるのが妥当である。
• 単一のGRBによるエネルギー供給では、LMCのセクスタントのような大規模で急速に拡張する構造を生じさせるには不十分である。