[論文レビュー] VLBA observations of SiO masers: Arguments in favor of radiative pumping mechanisms

J. F. Desmurs, V. Bujarrabal+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、超高分解能VLBA観測を用いて、AGB星TX CamおよびIRC +10011におけるSiOメーザーのポンプ機構を調査した。v=1およびv=2 J=1–0メーザーは空間的に1–2 masのずれを示しており、以前の一致の主張とは矛盾するが、回折型の分布と接線型偏光が確認され、これは放射ポンプ機構が衝突ポンプ機構よりも支持される重要な特徴である。

ABSTRACT

We have performed VLBA observations of the SiO v=1 and v=2 J=1-0 masers in two AGB stars, TX Cam and IRC +10011. We confirm the ring-like spatial distribution, previously found in several AGB objects, as well as the tangential polarization pattern, already reported for TX Cam. Both properties, that seem to be systematic in this kind of objects, are characteristic of radiatively pumped SiO masers. On the contrary, we do not confirm the previous report on the spatial coincidence between the J=1-0 v=1 and 2 masers, a result that would have argued in favor of collisional pumping. We find that both lines sometimes arise from nearby spots, typically separated by 1-2 mas, but are rarely coincident. The discrepancy with previous results is explained by the very high spatial resolution of our observations, ~ 0.5 mas, an order of magnitude better than in the relevant previously published experiment.

研究の動機と目的

• 超高分解能VLBIデータを用いて、AGB星におけるv=1およびv=2 J=1–0 SiOメーザーの空間的関係を解明すること。
• 過去の報告で主張された2つのメーザー遷移の空間的一致が、衝突ポンプを支持する根拠として用いられていたが、その妥当性を検証すること。
• 観測された環状構造および接線型偏光パターンが、放射ポンプか衝突ポンプのどちらのメカニズムと整合するかを評価すること。
• v=1およびv=2メーザーの環半径に観測された差が統計的に有意でかつ物理的に意味のあるものかどうかを特定すること。
• これらの発見が、進化した星におけるメーザーポンプに関する広範な議論に与える影響を評価すること。

提案手法

• TX CamおよびIRC +10011における43 GHzのSiOメーザー線（v=1およびv=2、J=1–0）を、ビーム分解能が約0.5 masのVLBA観測を実施した。
• 二重円偏光記録と全ストークスパラメータの回復を用いて、全強度および線形偏光マップを生成した。
• 標準的なAIPSキャリブレーションおよび画像化手法を適用し、50×50 masのマップを生成。FWHMビームサイズは、TX Camで0.6×0.3 mas、IRC +10011で0.7×0.2 masであった。
• 偏光漏れのキャリブレーションには、偏光が測定されないクェザー3C 84の観測を、遅延補正には偏光を持つクェザー3C 454.3の観測を用いた。
• メーザースポットの分布に強度を重み付けしてフィットさせ、リングシェルモデルを用いて最適な中心位置および半径を特定した。
• 速度チャンネルマップを分析し、異なる速度チャンネルにおけるv=1およびv=2メーザー特徴の相対的空間的位置を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGB星において、v=1およびv=2 J=1–0 SiOメーザーは、以前に報告されたように空間的に一致しているか？
• RQ2 観測された環状の空間的分布および接線型偏光パターンは、放射ポンプか衝突ポンプのどちらのメカニズムを支持するか？
• RQ3 v=1およびv=2メーザーの環半径に観測された差は、統計的に有意でかつ物理的に意味のあるものか？
• RQ4 接線型偏光パターンは、強い磁場を必要とせず、放射ポンプによって説明可能か？
• RQ5 高分解能VLBAデータは、以前の低分解能観測でメーザーの一致を主張していた矛盾をどのように解消するか？

主な発見

• v=1およびv=2 J=1–0 SiOメーザーは空間的に一致していない。通常は1–2 masのずれを示し、完全な重なりはまれである。
• TX Camでは、v=1メーザーの環半径は14.5 ± 0.2 mas、v=2の環半径は13.2 ± 0.2 masであり、差は2.6 ± 0.5 masで、ビーム分解能0.6×0.3 masをはるかに上回る。
• IRC +10011では、v=1の環半径は11.7 ± 0.2 mas、v=2の環半径は11.1 ± 0.2 masであり、差は1.2 ± 0.5 masで、これもビームサイズを超えて解像可能である。
• 環状の空間的分布および接線型偏光パターンが確認され、両者とも放射ポンプモデルが予測するものと一致する。
• 過去のメーザーの一致を主張した報告との不一致は、現在のVLBAデータの空間分解能（約0.5 mas）が、以前の研究で用いられた7 masビームよりも1桁以上優れていることに起因する。
• 2つのメーザー遷移の間の空間的ずれは、放射ポンプ機構を強く支持する。なぜなら、v=2メーザーがクラウドの最も内側の部分を好み、このようなずれが放射モデルでは自然に予測されるからである。