[論文レビュー] HST FUV imaging of DG Tau: Fluorescent molecular hydrogen emission from the wide angle outflow

P. C. Schneider, J. Eisloêffel+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 10, 2013

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 42被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、DG Tauの最初のハッブル宇宙望遠鏡FUV画像が提示され、約90°の開口角を持つ広角で縁が明るい噴出雲のフラーレンスH₂発光が、約50 AUまで延びていることが明らかになった。発光は、より冷却された外側領域を示すディスク風を追跡しているが、C iv発光はジェット軸に限定されており、噴出雲に異なる温度的・空間的構造があることを示しており、衝撃波からのX線/FUV発光のずれの証拠はない。

ABSTRACT

One of the best-studied jets from all young stellar objects is the jet of DG Tau, which we imaged in the FUV with HST for the first time. These high spatial resolution images were obtained with long-pass filters and allow us to construct images tracing mainly molecular hydrogen and C IV emission. We find that the H2 emission appears as a limb-brightened cone with additional emission close to the jet axis. The length of the rims is about 0.3 arcsec or 42 AU (proj.) before their brightness strongly drops, and the opening angle is about 90 deg. Comparing our FUV data with near-IR data we find that the fluorescent H2 emission likely traces the outer, cooler part of the disk wind while an origin of the H2 emission in the surface layers (atmosphere) of the (flared) disk is unlikely. Furthermore, the spatial shape of the H2 emission shows little variation over six years which suggests that the outer part of the disk wind is rather stable and probably not associated with the formation of individual knots. The C IV image shows that the emission is concentrated towards the jet axis. We find no indications for additional C IV emission at larger distances, which strengthens the association with the X-ray emission observed to originate within the DG Tau jet.

研究の動機と目的

• DG Tauの噴出雲からの遠紫外線（FUV）におけるフラーレンス分子水素（H₂）発光の空間的構造と起源を調査すること。
• 形態と空間的安定性に基づき、FUV H₂発光がディスク大気かディスク風から起因するかを特定すること。
• 近赤外線およびX線データと比較することで、ジェットの複数温度構造を理解すること。
• 噴出雲の時間的安定性と、衝撃 Knot や連続的な風活動との関係を評価すること。
• FUV H₂発光の励起メカニズムを、FUV、X線、光学トレーサー間の空間的ずれを比較することで明確にすること。

提案手法

• 長パスフィルタ（F140LP、F150LP、F165LP）を用いたハッブル宇宙望遠鏡のSTISおよびACS SBC機器によるDG Tauの高解像度FUV画像撮影。
• 複数のフィルタと露光時間のデータを組み合わせ、H₂およびC iv発光を示す画像を構築。G140MおよびG750Mグレーティングを含む。
• 近赤外線H₂データ（例：Beckら、2008年）とFUV H₂形態を比較し、空間的構造の一貫性を評価。
• X線Knot（Güdel ら、2008年、2011年）とFUV発光を照合し、衝撃関連性と時間的ずれをテスト。
• スペクトル比とフィルタ応答を用いて発光の起源を推定し、特に星からのLyαポンピングと衝撃誘発蛍光の区別を行う。
• FUVデータを2011年の観測と比較することで、6年間の変動を評価し、時間的安定性を分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DG Tauの噴出雲からのFUVにおけるフラーレンスH₂発光の空間的形態は何か？ また、近赤外線H₂発光とどのように比較できるか？
• RQ2 FUV H₂発光はディスク大気由来か、それとも広い開口角を持つディスク風由来か？
• RQ3 C iv発光の空間的分布はジェット軸およびX線Knotとどのように関係しているか？
• RQ4 FUV H₂発光は衝撃に起因するか、それとも星からのLyαポンピングに起因するか？
• RQ5 観測されたFUV H₂とX線発光のずれは、時間遅れか、異なる衝撃構造かを示唆するか？

主な発見

• FUV H₂発光は、約90°の開口角を持つ縁が明るい円錐形を形成しており、DG Tauから約50 AUの半径距離まで延びている。
• H₂発光は2つの明るく非対称なリムに集中しており、ジェット軸付近にも追加の発光が見られ、噴出雲円錐の表面で発光が強化されていることを示している。
• H₂発光の空間的形態は6年間でほとんど変化がなく、周期的なKnot形成ではなく、安定的で連続的な噴出雲であることを示している。
• FUV H₂発光はディスク大気由来とは整合せず、拡張したディスク風モデルに一致する冷却された外側領域を追跡している。
• C iv発光はジェット軸に限定されており、拡張した発光は見られず、中心部の噴出雲に閉じ込められたより高温のプラズマを示しており、STIS長スリットスペクトルと一致している。
• FUV H₂発光はX線発光から約6.5弧秒ずれており、X線プラズマはFUV発光と同じ前線衝撃ではなく、古い衝撃またはマッハディスク由来である可能性を示唆している。