[论文解读] Mid and Far Infrared Photometry of Galactic Planetary Nebulae with the AKARI All Sky Survey

J. P. Phillips, R. A. Márquez-Lugo|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Feb 2, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 16被引用 9

一句话总结

本研究利用AKARI全天 Survey 数据，在9、18、65、90、140 和 160 μm 波段对857个银河系行星状星云进行了中远红外测光。结果表明，年轻星云的红外光度与中心星光度相当，而在距离 >0.08 pc 处则下降至约 10² L☉，表明尘埃消光系数随时间演化，且在年轻和原行星状星云中存在显著吸收。

ABSTRACT

We provide mid- and far-infrared photometry of 857 Galactic planetary nebulae (PNe) using data derived from the AKARI All-Sky Survey. These include fluxes at 9 and 18 μm obtained with the Infrared Camera (IRC), and at 65, 90, 140 and 160 μm using the far-Infrared Surveyor (FIS). It is noted that the IR luminosities of the youngest PNe are comparable to the total luminosities of the central stars, and subsequently decline to ~ 5102 L where D > 0.08 pc. This is consistent with an evolution of PNe dust opacities, and appreciable absorption in young and proto-PNe. We also note that whilst there is little evidence for the evolution in IR/radio flux ratios suggested by previous authors. The fall-off in dust temperatures is similar to that determined in previous studies, whilst levels of Ly heating are < 0.5 of the total energy budget of the grains. There appears to be an evolution in the infrared excess (IRE) as nebulae expand, with the largest values occurring in the most compact PNe.

研究动机与目标

• 利用AKARI全天 Survey 数据，对大样本银河系行星状星云进行全面的中远红外测光。
• 研究行星状星云的红外光度与尘埃温度随星云大小和年龄的演化规律。
• 通过红外流量测量评估尘埃消光系数与消光在年轻和原行星状星云中的作用。
• 分析红外与射电流量之间的关系，并评估莱曼连续辐射对尘埃能量预算的贡献。
• 分析红外超量（IRE）随星云膨胀的演化，尤其关注致密星云。

提出的方法

• 利用AKARI红外相机（IRC）在9和18 μm 波段的中红外流量，对857个行星状星云进行分析。
• 利用AKARI远红外巡天仪（FIS）仪器提取65、90、140和160 μm 波段的远红外流量。
• 通过拟合多波段流量获得的光谱能量分布（SED），计算红外光度与尘埃温度。
• 将红外光度与中心星光度进行比较，以评估能量预算与尘埃消光系数的演化。
• 评估红外与射电流量比值，以检验尘埃加热与能量分布的演化趋势。
• 量化红外超量（IRE）随星云半径的变化，以研究致密系统中尘埃发射行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 行星状星云的中远红外光度如何随星云膨胀与年龄演化？
• RQ2 尘埃消光系数与消光在年轻和原行星状星云中对观测红外流量的影响有多大？
• RQ3 行星状星云样本中，红外与射电流量比值是否存在可测量的演化？
• RQ4 在行星状星云中，莱曼连续辐射对尘埃能量预算的贡献占比是多少？
• RQ5 红外超量（IRE）如何随星云致密性变化，这对尘埃分布与演化有何启示？

主要发现

• 最年轻的行星状星云的红外光度与其中心星的总光度相当。
• 在距离中心星 >0.08 pc 处，红外光度下降至约 10² L☉，表明尘埃消光系数显著演化。
• 尘埃温度随星云膨胀而降低，与先前研究一致，反映出辐射场冷却与稀释。
• 莱曼连续辐射对尘埃颗粒总能量预算的贡献小于0.5，表明大部分加热来自再辐射光。
• 红外超量（IRE）在最致密的行星状星云中最大，表明致密年轻系统中尘埃发射或消光增强。
• 未发现红外与射电流量比值存在系统性演化的强证据，挑战了早期关于该趋势存在的假设。