[论文解读] A Corona Australis cloud filament seen in NIR scattered light II: Comparison with sub-millimeter data

M. Juvela, Veli-Matti Pelkonen+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2009

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 36被引用 10

一句话总结

本研究利用近红外（NIR）散射光、APEX/Laboca的亚毫米波（870 μm）发射以及斯皮itzer 160 μm 数据，研究了天坛座分子云丝状结构中的尘埃性质。结果表明，亚毫米波发射指数（κ₈₇₀）为（1.3 ± 0.4） × 10⁻⁵ mag⁻¹，与弥散星际介质中的值一致，且在致密区域未见显著增加；研究还证明，即使在高消光区域，NIR表面亮度也能准确追踪柱密度峰值，优于基于恒星的消光测量方法。

ABSTRACT

We study a northern part of the Corona Australis molecular cloud that consists of a filament and a dense sub-millimetre core inside the filament. Our aim is to measure dust temperature and sub-mm emissivity within the region. We also look for confirmation that near-infrared (NIR) surface brightness can be used to study the structure of even very dense clouds. We extend our previous NIR mapping south of the filament. The dust colour temperatures are estimated using Spitzer 160um and APEX/Laboca 870um maps. The column densities derived based on the reddening of background stars, NIR surface brightness, and thermal sub-mm dust emission are compared. A three dimensional toy model of the filament is used to study the effect of anisotropic illumination on near-infrared surface brightness and the reliability of dust temperature determination. Relative to visual extinction, the estimated emissivity at 870um is kappa(870) = (1.3 +- 0.4) x 10^{-5} 1/mag. This is similar to the values found in diffuse medium. A significant increase in the sub-millimetre emissivity seems to be excluded. In spite of saturation, NIR surface brightness was able to accurately pinpoint, and better than measurements of the colour excesses of background stars, the exact location of the column density maximum. Both near- and far-infrared data show that the intensity of the radiation field is higher south of the filament.

研究动机与目标

• 测量天坛座分子云致密丝状结构中的尘埃温度与亚毫米波发射指数。
• 检验近红外（NIR）散射光在高消光区域作为柱密度示踪的可靠性。
• 比较基于NIR表面亮度、恒星红化以及热亚毫米波发射的柱密度估算结果。
• 评估尘埃发射指数是否在致密区域如部分先前研究所述那样有所增加。
• 模拟非均匀照明对NIR表面亮度与色温估计的影响。

提出的方法

• 对天坛座丝状结构南侧进行扩展的NIR测绘，以覆盖结构的两侧。
• 结合斯皮itzer 160 μm 与 APEX/Laboca 870 μm 图像，推导尘埃色温并估算发射指数。
• 利用J、H、K波段背景恒星的红化程度估算视觉消光（A_V），并与NIR及亚毫米波示踪结果进行比较。
• 应用三维简化辐射转移模型，模拟非均匀照明效应，并评估其对色温和发射指数估计的偏差。
• 计算相对于视觉消光的发射指数：κ₈₇₀ = （1.3 ± 0.4） × 10⁻⁵ mag⁻¹。
• 评估视线方向温度变化带来的系统性效应及其对发射指数估计的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 与弥散介质相比，天坛座丝状结构致密区域的亚毫米波发射指数是否显著增加？
• RQ2 在恒星消光测量饱和的高消光环境中，近红外散射光是否能准确追踪柱密度峰值？
• RQ3 非均匀照明效应如何影响观测到的NIR表面亮度与反演的色温？
• RQ4 色温估计在多大程度上导致致密丝状结构中尘埃发射指数的偏差？
• RQ5 观测到的发射指数是否与假设尘埃性质恒定的模型一致？是否存在尘埃颗粒增长或成分变化的证据？

主要发现

• 在870 μm波段测得的亚毫米波发射指数为（1.3 ± 0.4） × 10⁻⁵ mag⁻¹，与弥散星际介质中的值一致，且在致密区域未见显著增加。
• 尽管视觉消光较高（A_V > 10 mag），NIR散射光表面亮度仍能准确识别柱密度最大值，优于基于恒星的消光测量方法。
• 丝状结构中观测到的色温降至约10.5 K，表明尘埃温度极低，但并未导致发射指数的可测量增加。
• 三维辐射转移模型表明，非均匀照明可解释观测到的NIR色温变化，且色温估计值相比真实尘埃温度最多低估约25%。
• 色温带来的偏差部分被A_V的潜在高估所抵消，表明发射指数估计结果仍具稳健性。
• 结果与先前关于致密核心中发射指数显著增加的论断相矛盾，表明此类变化并非普遍现象，可能取决于局部条件。