[论文解读] Dust emissivity in the Submm/Mm: SCUBA and SIMBA observations of Barnard 68

S. Bianchi, J. Gonçalves+5 more|ArXiv.org|Jan 20, 2003

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 18被引用 49

一句话总结

本研究利用JCMT和SEST望远镜上的SCUBA与SIMBA bolometer阵列对巴纳德68星云（Barnard 68）的亚毫米波与毫米波波段尘埃发射进行测量。通过将亚毫米/毫米波尘埃发射与高分辨率消光图进行相关分析，并基于径向温度梯度模型，研究者推导出归一化的尘埃发射效率为 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{\text{V}} = 4.0 \pm 1.0 \times 10^{-5}$ 和 $\kappa_{1.2\text{mm}}/\kappa_{\text{V}} = 9.0 \pm 3.0 \times 10^{-6}$，表明致密星云核心中存在颗粒增长或冰壳形成。

ABSTRACT

We have observed the dark cloud Barnard 68 with SCUBA at 850 um and with SIMBA at 1.2 mm. The submillimetre and millimetre dust emission correlate well with the extinction map of Alves, Lada and Lada (2001).The A_V/850um correlation is clearly not linear and suggests lower temperatures for the dust in the inner core of the cloud. Assuming a model for the temperature gradient, we derive the cloud-averaged dust emissivities (normalised to the V-Band extinction efficiency) at 850 um and 1.2 mm. We find k_850um/k_V = 4.0 +/- 1.0 x 10^-5 and k_1.2mm/k_V = 9.0 +/- 3.0 x 10^-6. These values are compared with other determinations in this wavelength regime and with expectations for models of diffuse dust and grain growth in dense clouds.

研究动机与目标

• 测量类似巴纳德68这样的宁静、无星形成活动的致密核心在亚毫米波与毫米波段的尘埃发射效率。
• 确定尘埃性质——特别是发射效率——在致密、寒冷环境与稀疏星际介质中的差异。
• 评估颗粒增长与冰壳形成在预恒星核心中对尘埃发射效率的影响。
• 验证亚毫米/毫米波尘埃发射作为预塌缩状态下气体密度示踪工具的可靠性。

提出的方法

• 利用JCMT与SEST望远镜上的SCUBA与SIMBA bolometer阵列，获取巴纳德68星云在850 μm与1.2 mm波段的尘埃发射图。
• 将亚毫米/毫米波图对齐并平滑，使其与SIMBA的波束分辨率（24″ FWHM）和像素尺度（12″）一致。
• 将观测到的尘埃发射与Alves等人（2001年）基于背景恒星H-K色指数差值获得的高分辨率消光图进行相关分析。
• 基于尘埃加热模型，建立云体内的径向温度梯度，以外层温度 $T_{\text{ext}} = 14 \pm 2$ K 作为基准。
• 通过拟合观测到的 $A_V$ 与 $I_\nu$ 的相关性，推导出 $\kappa_\nu / \kappa_{\text{V}}$，并以V波段消光效率为归一化基准。
• 使用24″分辨率与12″像素的模拟发射图，匹配实际观测条件，并在温度梯度模型下推导发射效率。

实验结果

研究问题

• RQ1 巴纳德68致密核心在850 μm与1.2 mm波段的尘埃发射效率是多少？与稀疏星际介质中的值相比有何差异？
• RQ2 观测到的发射效率分布是否表明致密核心中存在颗粒增长或冰壳形成？
• RQ3 由发射效率比值 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{1.2\text{mm}}$ 推导出的谱指数 $\beta$ 与标准尘埃模型的预期值相比如何？
• RQ4 非线性的 $A_V$ 与850 μm发射相关性在多大程度上表明云核内存在温度梯度？

主要发现

• 850 μm波段的尘埃发射效率归一化至V波段消光为 $\kappa_{850\mu\text{m}}/\kappa_{\text{V}} = 4.0 \pm 1.0 \times 10^{-5}$。
• 1.2 mm波段的尘埃发射效率归一化至V波段消光为 $\kappa_{1.2\text{mm}}/\kappa_{\text{V}} = 9.0 \pm 3.0 \times 10^{-6}$。
• 850 μm波段推导出的发射效率高于银河系稀疏尘埃的值，表明致密核心中存在颗粒增长或冰壳形成。
• 发射效率比值暗示谱指数 $\beta > 2$，但 $\beta = 2$ 在1-\sigma不确定度范围内仍可接受。
• 非线性的 $A_V$ 与850 μm发射相关性支持云核内存在温度梯度，核心区域尘埃温度更低。
• 850 μm与1.2 mm波段CO谱线发射的污染可忽略不计，证实了尘埃发射测量的可靠性。