[논문 리뷰] Molecular Outflows from Young Stellar Objects

John Richer, Debra Shepherd외 3명|arXiv (Cornell University)|1999. 04. 08.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 젊은 항성 물체(YSO)에서 발생하는 이중극 분자류를 검토하며, 고질량 및 저질량 원형성성의 형태, 에너네틱스, 속도 구조를 비교한다. 빛의 세기 범위에 걸쳐 CO의 공간적 및 속도적 구조에 넓은 유사성이 있음을 발견하여, 공통된 추진 메커니즘이 존재할 가능성이 있으며, 유속 운동량의 투입률이 소스의 빛의 세기에 비례함을 통해 질량 분출률과 적축률의 비율(f)이 질량 스펙트럼 전반에서 일관되게 유지됨을 시사한다.

ABSTRACT

We review some aspects of the bipolar molecular outflow phenomenon. In particular, we compare the morphological properties, energetics and velocity structures of outflows from high and low-mass protostars and investigate to what extent a common source model can explain outflows from sources of very different luminosities. Many flow properties, in particular the CO spatial and velocity structure, are broadly similar across the entire luminosity range, although the evidence for jet-entrainment is still less clear cut in massive flows than in low-mass systems. We use the correlation of flow momentum deposition rate with source luminosity to estimate the ratio f of mass ejection to mass accretion rate. From this analysis, it appears that a common driving mechanism could operate across the entire luminosity range. However, we stress that for the high-mass YSOs, the detailed physics of this mechanism and how the ejected wind/jet entrains ambient material remain to be addressed. We also briefly consider the alternative possibility that high-mass outflows can be explained by the recently proposed circulation models, and discuss several shortcomings of those models. Finally, we survey the current evidence on the nature of the shocks driven by YSOs during their pre-main-sequence evolution.

연구 동기 및 목표

• 고질량 및 저질량 원형성성에서 분자류의 형태, 에너네틱스, 운동학적 성질을 비교하기 위해.
• 젊은 항성 물체의 전체 빛의 세기 범위에서 분자류를 설명할 수 있는 공통된 물리적 메커니즘이 존재하는지 평가하기 위해.
• 유속 운동량 투입률과 소스의 빛의 세기를 사용하여 질량 분출률과 질량 적축률의 비율(f)을 추정하기 위해.
• 고질량 분자류에 대해 순환 모델과 같은 대안적 모델의 타당성을 평가하기 위해.
• YSO의 주시퀀스 이전 진화 단계 동안 생성된 충격의 성격을 조사하기 위해.

제안 방법

• 고질량 및 저질량 YSO에서 분자류의 CO 공간적 및 속도적 구조 분석을 통해.
• 유속 운동량 투입률과 소스의 빛의 세기 간 상관관계를 통해 질량 분출률과 질량 적축률의 비율(f)을 추론하기 위해.
• 라디오 및 밀리미터/서브밀리미터 천체망원경에서 확보한 관측 데이터를 사용하여 유속 형태와 운동학을 맵핑하기 위해.
• 관측된 유속 성질을 제트 구동 유속 모델과 순환 모델과 비교하기 위해.
• 선 방출 진단을 기반으로 충격 흥분 및 난방 메커니즘을 평가하기 위해.
• 질량 유량, 운동량 유량, 운동 에너지 추정과 같은 표준 유속 진단 기법 적용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고질량 및 저질량 원형성성에서 분자류의 형태 및 운동학적 성질은 어느 정도 다를까?
• RQ2 일관된 추진 메커니즘이 YSO의 전체 빛의 세기 범위에서 분자류를 설명할 수 있는가?
• RQ3 질량 분출률과 질량 적축률의 비율 f는 얼마이며, 빛의 세기에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 순환 모델이 고질량 분자류의 관측된 성질을 얼마나 잘 설명하는가?
• RQ5 YSO의 주시퀀스 이전 단계에서 생성된 충격의 성격은 무엇인가?

주요 결과

• YSO의 전체 빛의 세기 범위에서 CO 유속의 공간적 및 속도적 구조는 넓게 유사하여 공통된 물리적 과정을 시사한다.
• 유속의 운동량 투입률이 소스의 빛의 세기에 강하게 상관되어 있어, 질량 척도 전반에서 공통된 추진 메커니즘이 존재함을 지지한다.
• 고질량 및 저질량 YSO 간 질량 분출률과 질량 적축률의 비율 f는 일관되며, 분출 효율의 보편적 스케일링을 시사한다.
• 고질량 유속에서는 저질량 시스템에 비해 제트의 끌림이 덜 명확하게 드러나 있어, 제트 발사 또는 결합 효율에 차이가 있을 수 있음을 시사한다.
• 고질량 유속에 대한 순환 모델은 운동량 및 에너지 예산을 재현하는 데 어려움이 있어 심각한 한계를 지닌다.
• YSO 유속의 충격은 일반적으로 콘덴서 제트 또는 바람에 의해 구동되며, 밀도가 높고 난류가 있는 유속 물질에서 C-충격과 J-충격에 일치하는 흥분 패턴을 보인다.