[论文解读] First results from the CALYPSO IRAM-PdBI survey. I. Kinematics of the inner envelope of NGC1333-IRAS2A

S. Maret, А. Беллоче+6 more|SPIRE - Sciences Po Institutional REpository|Jan 27, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 20被引用 17

一句话总结

高分辨率ALMA类观测显示，NGC1333-IRAS2A中甲醇谱线的径向速度梯度在喷流垂直方向上表现微弱，与开普勒盘模型不符。相反，数据更支持一个围绕0.1–0.2 M☉原恒星的吸积内包层，可能具有缓慢旋转，表明若存在盘结构，其尺度小于L1527-IRS中的盘，可能指示更早的演化阶段。

ABSTRACT

The structure and kinematics of Class 0 protostars on scales of a few hundred AU is poorly known. Recent observations have revealed the presence of Keplerian disks with a diameter of 150-180 AU in L1527-IRS and VLA1623A, but it is not clear if such disks are common in Class 0 protostars. Here we present high-angular-resolution observations of two methanol lines in NGC1333-IRAS2A. We argue that these lines probe the inner envelope, and we use them to study the kinematics of this region. Our observations suggest the presence of a marginal velocity gradient normal to the direction of the outflow. However, the position velocity diagrams along the gradient direction appear inconsistent with a Keplerian disk. Instead, we suggest that the emission originates from the infalling and perhaps slowly rotating envelope, around a central protostar of 0.1-0.2 M$_\odot$. If a disk is present, it is smaller than the disk of L1527-IRS, perhaps suggesting that NGC1333-IRAS2A is younger.

研究动机与目标

• 在亚角秒分辨率下探测Class 0原恒星NGC1333-IRAS2A内包层的运动学特征。
• 确定Class 0原恒星内区是否存在开普勒盘结构。
• 利用甲醇谱线作为示踪剂，评估中心原恒星系统的动力学质量和结构特性。
• 将IRAS2A的运动学结构与L1527-IRS和VLA1623A等已知的Class 0源进行比较。
• 评估吸积与旋转在塑造内包层结构中的作用。

提出的方法

• 使用IRAM Plateau de Bure干涉仪（PdBI）在A和C配置下，对两个甲醇谱线（波长1 mm和3 mm）进行高角分辨率观测。
• 沿推断的速度梯度方向构建位置-速度（P-V）图，以检验是否存在开普勒旋转。
• 对可见度数据应用高斯函数和点源可见度函数拟合，以估算源的大小和形态。
• 基于virial平衡或开普勒运动假设，利用关系式 $ M_{\mathrm{dyn}} \sim (1-2) r v^2 / G $ 估算动力学质量。
• 计算不同中心质量（0.01–0.2 M☉）的开普勒盘的合成P-V图，以与观测结果对比。
• 通过聚焦于线宽较窄且空间相干的谱线发射，排除非束缚喷流物质的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC1333-IRAS2A的内包层是否表现出开普勒盘的运动学特征？
• RQ2 基于甲醇谱线运动学，中心原恒星系统的动力学质量是多少？
• RQ3 观测到的速度梯度是否与盘中旋转一致，还是更符合以吸积为主导的运动？
• RQ4 发射区域的尺寸和结构与L1527-IRS等其他已知的Class 0原恒星相比如何？
• RQ5 甲醇发射是否可能源自热托伊诺或原恒星盘？这对其系统演化阶段有何约束？

主要发现

• 甲醇发射描绘了一个在喷流垂直方向上具有微弱速度梯度的区域，提示可能存在旋转或非对称吸积。
• 位置-velocity图未显示双峰结构，而双峰是开普勒盘的典型特征，因此可排除显著的开普勒盘结构。
• 若存在中心质量为0.1 M☉的开普勒盘，P-V图中应出现两个明显峰值，但观测中并未出现。
• 在45 AU半径处测得的线宽（1.65 km/s 半高全宽）表明该半径内动力学质量为0.1–0.2 M☉，与低质量原恒星一致。
• 发射结构最合理的解释是吸积主导、可能缓慢旋转的包层，而非可分辨的开普勒盘。
• 若存在盘结构，其尺度必须小于45 AU（0.4″），表明其比L1527-IRS中观测到的150–180 AU盘更紧凑，可能指示更早的演化阶段。