[論文レビュー] Mid and Far Infrared Photometry of Galactic Planetary Nebulae with the AKARI All Sky Survey

J. P. Phillips, R. A. Márquez-Lugo|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Feb 2, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 16被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、AKARI全天サーベイの9、18、65、90、140、160 μmのデータを用いて、銀河系の惑星状星雲857個のミッドおよびファーレインフラレッド光度を提示する。その結果、若年星雲では中心星の光度と同等の赤外光度が観測されるが、0.08 pcより大きな距離では約10² L☉にまで低下することが明らかになった。これは、若年およびプロト惑星状星雲において、時間とともに変化するダストの光学濃度と顕著な吸収が生じていることを示している。

ABSTRACT

We provide mid- and far-infrared photometry of 857 Galactic planetary nebulae (PNe) using data derived from the AKARI All-Sky Survey. These include fluxes at 9 and 18 μm obtained with the Infrared Camera (IRC), and at 65, 90, 140 and 160 μm using the far-Infrared Surveyor (FIS). It is noted that the IR luminosities of the youngest PNe are comparable to the total luminosities of the central stars, and subsequently decline to ~ 5102 L where D > 0.08 pc. This is consistent with an evolution of PNe dust opacities, and appreciable absorption in young and proto-PNe. We also note that whilst there is little evidence for the evolution in IR/radio flux ratios suggested by previous authors. The fall-off in dust temperatures is similar to that determined in previous studies, whilst levels of Ly heating are < 0.5 of the total energy budget of the grains. There appears to be an evolution in the infrared excess (IRE) as nebulae expand, with the largest values occurring in the most compact PNe.

研究の動機と目的

• AKARI全天サーベイのデータを用いて、大規模な銀河系惑星状星雲サンプルの包括的なミッドおよびファーレインフラレッド光度測定を実施すること。
• 星雲のサイズと年齢に応じた惑星状星雲における赤外光度およびダスト温度の進化を調査すること。
• 赤外線フラックス測定を用いて、若年およびプロト惑星状星雲におけるダストの光学濃度と減光の役割を評価すること。
• 赤外線と電波フラックスの関係を検討し、ダストエネルギー収支におけるライマン連続帯の加熱寄与を評価すること。
• 特にコンパクト星雲において、星雲拡張に伴う赤外線過剰（IRE）の進化を分析すること。

提案手法

• 857個の惑星状星雲のミッドインフラレッドフラックス（9および18 μm）を、AKARI赤外カメラ（IRC）のデータを用いて抽出した。
• AKARIファーレインフラレッドサーベイア（FIS）機器を用いて、65、90、140、160 μmのファーレインフラレッドフラックスを抽出した。
• 多波長フラックスから導かれるスペクトルエネルギー分布（SED）にフィットすることで、赤外線光度およびダスト温度を計算した。
• 赤外線光度を中心星の光度と比較することで、エネルギー収支およびダストの光学濃度の進化を評価した。
• 赤外線対電波フラックス比を評価し、ダスト加熱およびエネルギー分布における進化傾向を検証した。
• 星雲半径に応じた赤外線過剰（IRE）を定量的に評価し、コンパクト系におけるダスト放射挙動の研究を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 惑星状星雲のミッドおよびファーレインフラレッド光度は、星雲の拡張と年齢に伴ってどのように変化するか？
• RQ2 若年およびプロト惑星状星雲において、ダストの光学濃度と減光は観測された赤外線フラックスにどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ3 惑星状星雲集団全体にわたり、赤外線対電波フラックス比に顕著な進化が見られるか？
• RQ4 惑星状星雲において、ライマン連続帯の加熱がダスト粒のエネルギー収支にどの程度の寄与をしているか？
• RQ5 星雲のコンパクトネスに応じて赤外線過剰（IRE）はどのように変化するか？また、これはダスト分布および進化にどのような含意を持つのか？

主な発見

• 最も若い惑星状星雲の赤外線光度は、中心星の全光度と同等である。
• 中心星からの距離が0.08 pcを超える領域では、赤外線光度が約10² L☉にまで低下しており、これは顕著なダストの光学濃度の進化を示している。
• 星雲の拡張に伴いダスト温度が低下しており、これは従来の研究と一致しており、放射場の冷却および希釈を反映している。
• ライマン連続帯の加熱は、ダスト粒の全エネルギー収支の0.5未満に留まっており、大部分の加熱が再放射光に起因していることを示している。
• 赤外線過剰（IRE）は、最もコンパクトな惑星状星雲で最大となり、これは高密度で若い系においてダスト放射または光学濃度が増幅されている可能性を示唆している。
• 赤外線対電波フラックス比に顕著な系統的進化の証拠は得られず、これにより以前のそのような傾向の存在を示唆する仮説が疑問視されている。