[论文解读] The global kinematics of the Dumbbell planetary nebula (NGC 6853, M27, PN G060.8-03.6)

J. Meaburn, P. Boumis+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 26, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 7

一句话总结

本研究利用两条正交切片上的发射线轮廓，对哑铃状行星状星云（NGC 6853）进行了空间分辨的运动学分析，揭示了中心处He ii 6560 Å发射区域的膨胀速度≤7 km s⁻¹，其周围存在由[O iii]和[N ii]发射构成的嵌套壳层，分别以13、31和35 km s⁻¹的速度膨胀。结果表明，外层[N ii]壳层以≥25 km s⁻¹的相对速度与相对惰性的星周包层发生碰撞，暗示其与星际介质存在相互作用，且由于中心恒星快速星风的停止，这一现象挑战了简单的风驱动模型。

ABSTRACT

Spatially resolved profiles of the HeII 6560 A, Halpha and [N II] 6548 & 6584 A nebular emission lines have been obtained in two orthogonal long cuts over the Dumbbell planetary nebula. The central HeII 6560 A emitting volume of the bright dumbbell structure is shown to be particularly inert with an expansion velocity of <= 7 km/s. This is enveloped by an inner [O III] 5007 A emitting shell expanding at 13 km/s, an outer [O III] 5007 A shell expanding at 31 km/s which is on the inside of the outer [N II] 6584 A emitting shell expanding at 35 km/s. A new Halpha + [N II] 6548 & 6584 A continuum-subtracted image of the 15' diameter halo has also been compared with recent proper motion measurements of the central star and the present line profiles from the halo's inner edge. Interaction with the ambient interstellar medium is suggested. The bright [N II] 6584 A emitting shell must be running into this relatively inert halo with a differential velocity of >= 25 km/s. The present results are compared with currents models for the creation of planetary nebulae.

研究动机与目标

• 通过空间分辨的发射线轮廓，绘制哑铃状行星状星云（NGC 6853）的整体运动学图景。
• 确定不同电离壳层及中心He ii发射区的膨胀速度。
• 研究星际介质相互作用在塑造星云延伸包层中的作用。
• 评估双风模型在解释星云运动学结构方面的有效性。
• 将观测到的运动学特征与当前的行星状星云形成模型进行比较。

提出的方法

• 在哑铃状星云上沿两条正交切片进行空间分辨长缝光谱观测，获取He ii 6560 Å、H α以及[N ii] 6548和6584 Å的发射线轮廓。
• 通过线轮廓推导星云的速度结构，依据径向速度和线宽识别出不同的壳层。
• 创建了直径15′的包层的全新连续谱减除后的H α + [N ii]图像，以可视化其延伸结构。
• 将中心恒星的自行测量值（来自Benedict et al. 2003）与包层运动学进行比较，以评估星际介质相互作用。
• 在星风停止和质量加载机制的背景下解释运动学模式。
• 利用Steffen & López (2004)的风-球状体相互作用数值模拟，解释位置-速度图中观测到的“V形”喷流。

实验结果

研究问题

• RQ1 哑铃状星云中不同电离壳层的膨胀速度是多少？
• RQ2 外层[N ii] 6584 Å壳层的运动学与较暗的包层相比如何？
• RQ3 是否存在星云与周围星际介质相互作用的证据？
• RQ4 为何运动学结构偏离双风模型的预测？
• RQ5 哪些机制可能解释位置-速度图中观测到的“V形”喷流？

主要发现

• 中心He ii 6560 Å发射区表现出极低的膨胀速度，≤7 km s⁻¹，表明其几乎处于静止状态。
• 内层[O iii] 5007 Å壳层以13 km s⁻¹的速度膨胀，随后是外层[O iii] 5007 Å壳层，膨胀速度为31 km s⁻¹。
• 最外层的[N ii] 6584 Å壳层以35 km s⁻¹的速度膨胀，沿主轴方向呈现桶状或准椭球形结构。
• [N ii] 6584 Å壳层以≥25 km s⁻¹的相对速度进入周围包层，表明发生了碰撞。
• 较暗的外层包层表现出约20 km s⁻¹的线宽和≤10 km s⁻¹的膨胀速度，与AGB超风起源一致。
• 包层的形态可能由星云在星际介质中的运动所塑造，中心恒星的自行测量值（37 km s⁻¹，位置角21°）为此提供了支持。