[论文解读] The Orion OB1 Association II. The Orion-Eridanus Bubble

A. G. A. Brown, D. H. Hartmann+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 1995

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文利用莱顿/德温格尔数据的HI 21 cm线数据，研究了位于猎户座OB1星协周围的猎户-金牛座泡状结构，即星际介质中一个巨大的空腔。研究结果表明，猎户座OB1中大质量恒星的恒星风和超新星爆发可以解释该泡状结构的尺寸和膨胀速度，尽管周围介质中的密度非均匀性导致其偏离理想化模型。

ABSTRACT

Observations of the interstellar medium in the vicinity of the Orion OB1 association show a cavity filled with hot ionized gas, surrounded by an expanding shell of neutral hydrogen (the Orion-Eridanus Bubble). In this paper we examine this cavity and the surrounding bubble with the aid of data from the Leiden/Dwingeloo HI survey. We present neutral-hydrogen maps for the Orion-Eridanus region which allow identification of the HI filaments and arcs delineating the Bubble and derivation of its expansion velocity. The HI data are compared to X-ray, CO and IRAS 100 micron data. Using models of wind blown bubbles that take the density stratification of the Galactic HI layer into account we show that the stellar winds and supernovae from stars in Orion OB1 can account for the size as well as the expansion velocity of the HI shell. However, density inhomogeneities in the ambient interstellar medium cause significant discrepancies between our model and the observed shell.

研究动机与目标

• 理解猎户-金牛座泡状结构的起源及其动力学特性，该结构是在猎户座OB1星协中观测到的一个大尺度星际空腔。
• 确定HI壳层的观测膨胀速度和尺寸是否可由猎户座OB1星协的恒星风与超新星反馈来解释。
• 评估周围星际介质密度分层与非均匀性在塑造泡状结构形态中的作用。
• 通过多波段数据（HI、X射线、CO、IRAS 100 µm）对比，约束泡状结构的物理条件与能量预算。
• 将理论的风驱动泡状结构模型与观测到的HI壳层速度场和形态进行对比检验。

提出的方法

• 利用莱顿/德温格尔调查的中性氢（HI）21 cm线数据，生成猎户-金牛座区域HI分布的详细图象。
• 识别出构成泡状结构壳层的HI丝状结构和弧状结构，并通过多普勒频移分析测量其膨胀速度。
• 将HI形态与X射线发射（指示高温电离气体）、CO数据（冷分子气体）以及IRAS 100 µm图象（尘埃发射）进行比较。
• 应用包含银河系HI层垂直密度分层的风驱动泡状结构理论模型。
• 通过分析星际介质密度非均匀性的影响，量化模型预测与观测之间的差异。
• 利用观测到的膨胀速度与壳层半径，推断猎户座OB1中大质量恒星的能量输入速率。

实验结果

研究问题

• RQ1 在猎户-金牛座区域观测到的大尺度空腔的起源是什么？
• RQ2 猎户座OB1星协的恒星风与超新星爆发是否足以解释HI壳层的观测膨胀速度与尺寸？
• RQ3 周围星际介质中的密度非均匀性如何影响泡状结构的形态与动力学特性？
• RQ4 多波段观测（HI、X射线、CO、IRAS）在多大程度上支持风驱动泡状结构模型？
• RQ5 为产生观测到的泡状结构，大质量恒星需要提供多大的能量输入速率？

主要发现

• 猎户-金牛座泡状结构是一个充满高温电离气体的巨大空腔，其边界由以约15–20 km/s速度膨胀的中性氢（HI）壳层所包围。
• 观测到的壳层尺寸（半径约100 pc）与膨胀速度与猎户座OB1中大质量恒星驱动的风驱动泡状结构理论模型一致。
• 猎户座OB1星协中恒星风与超新星爆发提供的能量足以解释泡状结构的尺寸与膨胀速度。
• 周围星际介质中的密度非均匀性导致观测到的壳层形态与理想化的球形模型存在显著偏差。
• HI数据与X射线、CO及IRAS 100 µm数据的对比证实了泡状结构内部存在高温气体，且壳层与冷分子气体及尘埃发射相关联。
• 模型结果表明，为准确重现泡状结构的观测速度场与几何形态，必须考虑银河系HI层的密度分层效应。