[论文解读] Kinematics of the Nebular Complex MH9/10/11 Associated with HoIX X-1

P. Abolmasov, А. В. Моисеев|ArXiv.org|Jun 27, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用 5

一句话总结

本研究利用扫描法布里-珀罗干涉仪分析了超亮X射线源HoIX X-1周围星云复合体MH9/10/11的动力学特性。结果揭示了泡状星云MH9/10存在各向异性的膨胀（20–70 km s⁻¹），而MH11则表现为静止且低速度弥散（≤15 km s⁻¹），表明其由能量高且光度约为10³⁹ erg s⁻¹的硬远紫外（EUV）源进行光致电离，且氧元素丰度为太阳值，这是迄今为止关于超亮X射线源关联EUV源的最强证据。

ABSTRACT

We report the results of our observations of the nebular complex MH9/10/11, associated with the ULX HoIX X-1, with scanning Fabry-Perot Interferometer. Two regions differing by their kinematics and line ratios may be distinguished, roughly corresponding to the bubble nebula MH9/10 and fainter HII-region MH11. For MH9/10 we find the expansion rate of 20-70km/s that is different for the approaching and receding parts. MH11 is characterised by very low velocity dispersion (less than or about 15km/s) and nearly constant line-of-sight velocities. Properties of MH11 may be explained by photoionization of gas with hydrogen density of about 0.2cm^-3. Luminosity required for that should be of the order of 10^39erg/s. Similar power source is required to explain the expansion rate of MH9/10. Modelling results also indicate that oxygen abundance in MH11 is about solar.

研究动机与目标

• 研究与超亮X射线源HoIX X-1相关的星云复合体MH9/10/11的动力学结构及其电离机制。
• 确定激波或光致电离在星云激发中占主导地位，特别是对MH11而言。
• 利用谱线轮廓约束MH11中的物理条件，如密度、电离源光度和金属丰度。
• 评估膨胀壳层MH9/10的动力学年龄和机械光度。
• 评估辐射力与动量驱动作用在塑造超亮X射线源星云中的角色。

提出的方法

• 采用扫描法布里-珀罗干涉仪获取[O iii] λ5007和[S ii] λ6717发射线的高光谱分辨率（30–35 km s⁻¹）数据。
• 数据处理采用固定仪器轮廓宽度（30–34 km s⁻¹）的Voigt轮廓拟合，以测量视线方向速度和速度弥散。
• 沿位置角PA = 131°的狭缝提取空间分辨的谱线轮廓参数，以绘制速度梯度图。
• 对MH11应用光致电离模型，利用观测到的[O iii]/Hβ线比、Hβ光度（~3×10³⁶ erg s⁻¹）和尺寸（~200 pc）推断电离源特性。
• 通过动力学膨胀速率和动力学年龄计算，估算MH9/10的有效预冲击密度。
• 采用黑体模型（T ~ (1–2)×10⁵ K，各向同性光度~10³⁹ erg s⁻¹）拟合电离MH11所需的EUV源。

实验结果

研究问题

• RQ1 星云复合体MH9/10/11的动力学结构如何？其在泡状星云MH9/10与较暗的HII区MH11之间有何差异？
• RQ2 MH11的电离是由激波还是光致电离驱动？后者所需的物理条件是什么？
• RQ3 膨胀壳层MH9/10的机械光度和动力学年龄是多少？与HoIX X-1的X射线光度相比如何？
• RQ4 为解释MH11中观测到的谱线比，所需电离源的光度和谱温是多少？
• RQ5 MH11中的氧丰度是多少？其对电离机制的解释有何影响？

主要发现

• MH9/10的膨胀速度相对于系统速度60 km s⁻¹在-23 km s⁻¹（接近）至+71 km s⁻¹（退行）之间变化，表明存在各向异性的膨胀。
• MH9/10的动力学年龄估计约为0.7 Myr，与相关恒星集团的年龄一致。
• 驱动MH9/10膨胀所需的机械光度约为3×10³⁹ erg s⁻¹，与HoIX X-1的X射线光度相当。
• MH11表现出极低的速度弥散（≤15 km s⁻¹）和近乎恒定的视线速度，与激波电离不一致。
• 观测到的[O iii]/Hβ比值（~10）、Hβ光度（~3×10³⁶ erg s⁻¹）和尺寸（~200 pc）最能用低密度气体（nH ~ 0.2 cm⁻³）被硬远紫外（EUV）源电离来解释。
• 所需的EUV源光度约为1–3×10³⁹ erg s⁻¹，黑体温度约为1–2×10⁵ K，且太阳氧丰度能最好地拟合观测数据。