[论文解读] Hier ist wahrhaftig ein Loch im Himmel - The NGC 1999 dark globule is not a globule

Thomas Stanke, Amelia M. Stutz+23 more|Max Planck Institute for Plasma Physics|May 12, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用 11

一句话总结

该论文重新定义了NGC 1999暗斑的性质——其并非致密的团块，而是由V 380 Ori系统中原恒星喷流在星云中挖掘出的空腔。赫歇尔空间望远镜的远红外图像显示，该区域的流量衰减与团块的质量不一致；亚毫米波和近红外数据则未检测到发射信号，且观测到背景恒星的消光程度较低，证实该特征为孔洞而非云气。

ABSTRACT

The NGC 1999 reflection nebula features a dark patch with a size of ~10,000 AU, which has been interpreted as a small, dense foreground globule and possible site of imminent star formation. We present Herschel PACS far-infrared 70 and 160mum maps, which reveal a flux deficit at the location of the globule. We estimate the globule mass needed to produce such an absorption feature to be a few tenths to a few Msun. Inspired by this Herschel observation, we obtained APEX LABOCA and SABOCA submillimeter continuum maps, and Magellan PANIC near-infrared images of the region. We do not detect a submillimer source at the location of the Herschel flux decrement; furthermore our observations place an upper limit on the mass of the globule of ~2.4x10^-2 Msun. Indeed, the submillimeter maps appear to show a flux depression as well. Furthermore, the near-infrared images detect faint background stars that are less affected by extinction inside the dark patch than in its surroundings. We suggest that the dark patch is in fact a hole or cavity in the material producing the NGC 1999 reflection nebula, excavated by protostellar jets from the V 380 Ori multiple system.

研究动机与目标

• 重新评估长期以来被解释为无星团块的NGC 1999暗斑的本质。
• 研究在70和160 µm波段观测到的远红外流量衰减是否由前景吸收云引起，或源于空腔。
• 利用多波段观测约束该暗斑特征的质量与消光特性。
• 确定该暗斑形态的成因及其与区域内已知喷流的关系。

提出的方法

• 利用赫歇尔PACS在70和160 µm波段获取远红外测光数据，以绘制暗斑位置的流量缺失图。
• 利用APEX LABOCA（350 µm）和SABOCA（870 µm）获取亚毫米波连续谱图像，以探测团块可能存在的冷尘埃发射。
• 利用麦哲伦望远镜PANIC仪器进行近红外成像，以探测背景恒星并测量通过暗斑区域的消光程度。
• 分析哈勃空间望远镜（HST）和DSS光学图像，比较不同波段下的形态特征。
• 利用背景恒星的$H-K_{\text{s}}$色指数估算视觉消光，并推断暗斑区域内光学深度的差异。
• 将流量衰减测量结果与基于尘埃消光率和温度假设（如10 K）的质质量估算相结合，以检验团块质量的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 1999的暗斑是致密的无星团块，还是周围星云中的空腔？
• RQ2 要产生观测到的70和160 µm流量衰减，需要多大质量？该质量是否与团块一致？
• RQ3 在350和870 µm波段未检测到亚毫米波发射，是否支持不存在显著冷尘埃质量？
• RQ4 在近红外图像中探测到的背景恒星在暗斑区域的消光是否低于周围区域？
• RQ5 V 380 Ori系统的原恒星喷流是否可能挖出了该空腔？

主要发现

• 赫歇尔PACS在70和160 µm波段的图像显示，暗斑位置存在流量衰减，表明存在显著的遮蔽结构。
• 为产生160 µm波段的流量衰减，所需质量估算为2.5 M☉，远超SABOCA在870 µm波段观测得到的0.024 M☉上限。
• 在暗斑位置未检测到亚毫米波发射，对于10 K的尘埃温度，3σ上限为2.4 × 10⁻² M☉。
• 近红外PANIC成像在暗斑区域内探测到五颗背景恒星，其$H-K_{\text{s}}$色指数表明平均消光为$A_V \sim 10$，略低于斑块外区域的$A_V \sim 12$。
• 暗斑区域消光较低，表明其并非致密且不透明的团块，而是柱密度降低的区域。
• H$_2$窄带成像显示存在一条微弱且延伸的弓形激波，其方向与空腔对齐，提示V 380 Ori的喷流可能已将该结构雕刻而成。