[论文解读] First results from the CALYPSO IRAM-PdBI survey - III. Monopolar jets driven by a proto-binary system in NGC1333-IRAS2A

C. Codella, A. Maury+5 more|arXiv (Cornell University)|Jan 26, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 42被引用 26

一句话总结

利用来自 IRAM PdBI 的高分辨率（0.8 角秒）ALMA 类似观测，本研究将 NGC1333-IRAS2A 分辨为一个原双星系统，揭示出两条独立的、本征单极喷流：MM1 产生高速、团块状、蓝移喷流，MM2 产生较慢的红移喷流。喷流由高激发态的 SiO 和 SO 辐射追踪，动力学 timescales ≤90 年，表明原恒星在亚 100 年时间尺度内发生短暂且间歇性的喷发。

ABSTRACT

Context: The earliest evolutionary stages of low-mass protostars are characterised by hot and fast jets which remove angular momentum from the circumstellar disk, thus allowing mass accretion onto the central object. However, the launch mechanism is still being debated. Aims: We would like to exploit high-angular (~ 0.8") resolution and high-sensitivity images to investigate the origin of protostellar jets using typical molecular tracers of shocked regions, such as SiO and SO. Methods: We mapped the inner 22" of the NGC1333-IRAS2A protostar in SiO(5-4), SO(65-54), and the continuum emission at 1.4 mm using the IRAM Plateau de Bure interferometer in the framework of the CALYPSO IRAM large program. Results: For the first time, we disentangle the NGC1333-IRAS2A Class 0 object into a proto-binary system revealing two protostars (MM1, MM2) separated by ~ 560 AU, each of them driving their own jet, while past work considered a single protostar with a quadrupolar outflow. We reveal (i) a clumpy, fast (up to |V-VLSR| > 50 km/s), and blueshifted jet emerging from the brightest MM1 source, and (ii) a slower redshifted jet, driven by MM2. Silicon monoxide emission is a powerful tracer of high-excitation (Tkin > 100 K; n(H2) > 10^5 cm-3) jets close to the launching region. At the highest velocities, SO appears to mimic SiO tracing the jets, whereas at velocities close to the systemic one, SO is dominated by extended emission, tracing the cavity opened by the jet. Conclusions: Both jets are intrinsically monopolar, and intermittent in time. The dynamical time of the SiO clumps is < 30-90 yr, indicating that one-sided ejections from protostars can take place on these timescales.

研究动机与目标

• 使用高角分辨率干涉测量数据解析 NGC1333-IRAS2A 中四极喷流的本质。
• 研究最早期的 Class 0 阶段原恒星喷流的激发机制与运动学特征。
• 确定该系统是单个原恒星还是双星系统，并表征各喷流的属性。
• 评估 SiO 和 SO 作为原恒星喷流中高激发态激波气体示踪剂的作用。
• 约束喷流喷发的动力学 timescales 及其对低质量恒星形成过程中周期性质量损失的启示。

提出的方法

• 使用 IRAM 平原布雷达干涉仪（PdBI）对 NGC1333-IRAS2A 区域进行亚角秒级（0.8 角秒）的干涉测量观测。
• 对内 22 角秒区域进行 SiO(5–4)、SO(6–5) 和 1.4 毫米连续辐射发射的映射，以探测激波气体和原恒星核。
• 使用 RADEX 非-LTE 辐射转移代码并结合 H2 碰撞速率，从线亮度温度推导出气体的动能温度和 H2 密度。
• 比较 SiO 和 SO 的线轮廓及空间分布，以区分激波气体（高速）与空腔发射（低速）。
• 分析通道图和位置-速度图，以追踪喷流形态、速度结构及动力学 timescales。
• 应用速度分辨成像技术，将喷流（高速）与空腔（接近系统速度）的发射分离。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC1333-IRAS2A 的四极喷流是由单个原恒星还是双星系统驱动的？
• RQ2 与每个原恒星相关的单个喷流具有怎样的运动学和形态学特性？
• RQ3 SiO 和 SO 辐射如何分别追踪喷流与空腔结构的不同组分？
• RQ4 喷流喷发的动力学 timescales 是多少，它们对周期性质量损失意味着什么？
• RQ5 SiO 和 SO 在多大程度上可作为喷流激发区附近高激发态激波气体的可靠示踪剂？

主要发现

• NGC1333-IRAS2A 系统被分辨为一个原双星系统，其中两个原恒星（MM1 和 MM2）相距约 560 AU。
• MM1 驱动一条高速、团块状、蓝移喷流，速度达 |V – V_LSR| ≥ 50 km s⁻¹，而 MM2 驱动一条较慢的红移喷流。
• SiO(5–4) 辐射追踪喷流基底的高激发气体（T_kin ≥ 100 K，n_H2 ≥ 10⁵ cm⁻³），证实其作为激波示踪剂的作用。
• SO(6–5) 在高速时的辐射与 SiO 相似，追踪相同的激波气体，而低速 SO 则追踪喷流空腔。
• SiO 团块的动力学 timescale ≤30–90 年，表明单侧喷发以短时、间歇性的时间尺度发生。
• 低速 SO 辐射追踪一个扩展的空腔结构，MM1 位于顶点，与 MHD 盘风模型一致。