[论文解读] GMOS-IFU Spectroscopy of 167-317 (LV2) Proplyd in Orion

M. J. Vasconcelos, A. H. Cerqueira+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 10

一句话总结

本研究利用高分辨率GMOS-IFU光谱学对猎户座原恒星包167-317（LV2）进行观测，揭示了三个速度成分：系统性光致蒸发流速度为28–33 km s⁻¹，红移喷流速度为80–120 km s⁻¹，以及一条微弱的蓝移喷流，速度为−75 ± 15 km s⁻¹。作者推导出原恒星包的物质损失速率为(6.2 ± 0.6) × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹，喷流的物质损失速率为(2.0 ± 0.7) × 10⁻⁸ M☉ yr⁻¹，与T Tauri型喷流一致。

ABSTRACT

We present high spatial resolution spectroscopic observations of the proplyd 167-317 (LV2) near the Trapezium cluster in the Orion nebula, obtained during the System Verification run of the Gemini Multi Object Spectrograph (GMOS) Integral Field Unit (IFU) at the Gemini South Observatory. We have detected 38 forbidden and permitted emission lines associated with the proplyd and its redshifted jet. We have been able to detect three velocity components in the profiles of some of these lines: a peak with a 28-33 km/s systemic velocity that is associated with the photoevaporated proplyd flow, a highly redshifted component associated with a previously reported jet (which has receding velocities of about 80-120 km/s with respect to the systemic velocity and is spatially distributed to the southeast of the proplyd) and a less obvious, approaching structure, which may possibly be associated with a faint counter-jet with systemic velocity of (-75 +/- 15) km/s. We find evidences that the redshifted jet has a variable velocity, with slow fluctuations as a function of the distance from the proplyd. We present several background subtracted, spatially distributed emission line maps and we use this information to obtain the dynamical characteristics over the observed field. Using a simple model and with the extinction corrected Halpha fluxes, we estimate the mass loss rate for both the proplyd photoevaporated flow and the redshifted microjet, obtaining (6.2 +/- 0.6) x 10^{-7} M_sun/year and (2.0 +/- 0.7) x 10^{-8} M_sun/year, respectively.

研究动机与目标

• 利用高分辨率积分场光谱学研究猎户座星云中原恒星包167-317（LV2）的运动学结构。
• 识别并表征发射线轮廓中的多个速度成分，包括一道红移喷流和潜在的反向喷流。
• 利用消光修正后的Hα流量和简单的动力学模型，估算光致蒸发原恒星包流和相关喷流的物质损失速率。
• 绘制空间分辨的发射线比值图，如([NII]λ6548 + [NII]λ6583)/[NII]λ5754，以推断源区电子密度的分布变化。

提出的方法

• 利用智利南方双子座天文台的Gemini多目标光谱仪（GMOS）获取高空间和光谱分辨率的积分场单元（IFU）光谱。
• 为38条禁线和允许线（包括Hα、[O III]λ5007和[N II]线）构建背景扣除、空间分辨的发射线图。
• 利用Hβ消光系数（c_Hβ = 0.83）和关系式c_Hβ = Kτ_Hα（其中K = 0.56）对Hα光度进行消光校正。
• 采用半球形风模型，基于Hα光度、消光校正后的流量以及电离前沿半径r₀ = 7.9 × 10¹⁴ cm，推导出粒子密度n₀和物质损失速率Ẇ。
• 将喷流建模为半径为r_B = 6.7 × 10¹⁴ cm的球形团块，利用其光度、速度（v_j = 180 km s⁻¹）和长度（L_j = 4.5 × 10¹⁵ cm）估算Ẇ_jet。
• 生成([N II]λ6548 + [N II]λ6583)/[N II]λ5754线比图以推断电子密度，结果显示原恒星包区域的电子密度超过10⁵ cm⁻³。

实验结果

研究问题

• RQ1 猎户座原恒星包167-317（LV2）的发射线轮廓中存在哪些运动学成分？
• RQ2 LV2系统中是否存在与观测到的红移喷流相关的反向喷流的证据？
• RQ3 光致蒸发流和喷流的物质损失速率是多少？与典型的T Tauri星喷流相比如何？
• RQ4 通过发射线比值推断，电子密度在原恒星包和喷流结构中的空间分布如何变化？
• RQ5 红移喷流的速度是否随距离电离前沿的距离而变化？

主要发现

• 在发射线轮廓中检测到三个明显不同的速度成分：系统性成分位于28–33 km s⁻¹，红移喷流位于80–120 km s⁻¹，以及一道微弱的蓝移成分，速度为−75 ± 15 km s⁻¹，表明存在反向喷流。
• 红移喷流表现出随距离原恒星包变化的可变速度，呈现缓慢波动，表明其喷射动力学不均匀。
• 光致蒸发原恒星包流的物质损失速率估计为(6.2 ± 0.6) × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹，与离子化环境中光致蒸发模型的预测一致。
• 红移喷流的物质损失速率为(2.0 ± 0.7) × 10⁻⁸ M☉ yr⁻¹，与典型T Tauri星喷流相当。
• ([N II]λ6548 + [N II]λ6583)/[N II]λ5754线比图显示，原恒星包区域的电子密度高于10⁵ cm⁻³，喷流区域存在微弱增强。
• 反向喷流在Hα波段的亮度至少比红移喷流低四倍，支持其微弱且难以探测的特性，尽管已有运动学证据支持其存在。