[论文解读] The G9.62+0.19-F Hot Molecular Core - The infrared view on very young massive stars

H. Linz, B. Stecklum+3 more|ArXiv.org|Jun 30, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 77被引用 13

一句话总结

本研究首次利用甚大望远镜（VLT）及其他望远镜的高分辨率近红外与中红外成像，实现了在3.8 μm波段对热分子核（HMC）的直接红外探测。研究揭示了G9.62+0.19–F HMC中复杂的亚结构，识别出一个与核心通过喷流驱动的空腔清除过程相关的明亮、嵌入式天体（F4），并表明HMC的红外辐射仅在喷流空腔导致的非对称消光条件下才可被探测到。

ABSTRACT

(abridged) We present the results of an extensive infrared study of the massive star-forming region G9.62+0.19. The data cover information from broad- and narrow-band filters in the wavelength range from 1 to 19 micrometer and are obtained with ESO's infrared cameras ISAAC and TIMMI2 and with SpectroCam-10 (Mt. Palomar). The high sensitivity and resolution provided by these facilities revealed intriguing new details of this star-forming region and especially about the embedded hot molecular core (HMC) - component F. We analyse the newly found infrared sub-structure of four objects in this HMC region. While one of these objects (F2) is probably a foreground field star, the nature of the brightest object in the near-infrared there (F1) remains somewhat enigmatic. Our new astrometry proves that this object is not coincident with the peak of the molecular line emission of the HMC, but displaced by 1.7 arcsecs (nearly 10000 AU on a linear scale). We estimate this object to be an additional embedded object with a dense dust shell. Very near the HMC location we find L' band emission which strongly rises in flux towards longer wavelengths. We presume that this emission (F4) arises from the envelope of the HMC which is known to be associated with a molecular outflow roughly aligned along the line of sight. Thus, the clearing effect of this outflow causes strong deviations from spherical symmetry which might allow infrared emission from the HMC to escape through the outflow cavities. This presents the first direct detection of an HMC at a wavelength as short as 3.8 micron. At 11.7 and 18.75 micron, the HMC counterpart F4 ultimately proves to be the most luminous IR source within the G9.62+0.19-F region.

研究动机与目标

• 研究大质量、嵌入式热分子核（HMC）G9.62+0.19–F在大质量恒星形成早期阶段的红外形态与物理条件。
• 解析HMC区域内部多个红外源的性质，特别是明亮的近红外源F1与较暗、长波发射的源F4。
• 确定HMC是否可在近红外波段被探测到，并理解包周消光与喷流空腔在实现红外可见性中的作用。
• 阐明为何同一区域内的超紧凑H II区（UCH II）D和E尽管具有强烈的射电辐射，却在红外数据中未被探测到。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）上的ISAAC、拉西拉天文台的TIMMI2以及帕洛玛山的SpectroCam-10，在1–19 μm波段进行高灵敏度、高空间分辨率的近红外与中红外成像。
• 结合Brγ和H2发射线的窄带成像，以及K波段偏振成像，识别出散射光与发射区域。
• 通过天体测量分析，将红外源位置与分子线发射峰值（NH3与CH3CN）进行比对，评估空间重合度与物理关联性。
• 对最亮的红外源（F4）应用辐射转移建模与SED拟合，以约束其光度、温度与尘埃壳层特性。
• 重新分析高分辨率射电数据，估算视线方向上UCH II区D和E的消光程度，解释其红外非探测原因。
• 利用与视线方向对齐的分子喷流，解释红外辐射的非对称性与空腔形成机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 热分子核G9.62+0.19–F是否可在近红外波段被探测到？若能，其条件是什么？
• RQ2 明亮近红外源F1的本质是什么？为何其位置偏离HMC的分子发射峰值？
• RQ3 为何HMC的红外辐射在较长波长（11.7 μm与18.75 μm）最为显著？其背后的物理机制是什么？
• RQ4 为何超紧凑H II区D和E尽管具有强射电辐射，却在红外中不可见？
• RQ5 喷流空腔与非对称消光如何影响大质量原恒星的红外辐射可探测性与形态特征？

主要发现

• 首次在3.8 μm波段直接探测到HMC G9.62+0.19–F，标志着首次在如此短波长下实现对热分子核的红外探测。
• 位于HMC分子峰值附近、具有强长波发射的F4天体，被确认为该区域在11.7 μm与18.75 μm波段最明亮的红外源。
• 近红外源F1与HMC的分子峰值不重合，其位移达1.7角秒（约10,000 AU），最合理的解释是其为具有致密尘埃包层的深嵌天体。
• 弥漫的K波段发射（2.16 μm）归因于散射光，偏振测量支持该解释，其来源可能为HMC喷流锥形区，该区域清除了红外辐射的传播路径。
• UCH II区D和E在红外中未被探测的结果与从高分辨率射电分子线数据推导出的高消光估计一致，解释了其尽管射电辐射强烈却在红外中不可见的原因。
• 该区域复杂的红外外观不仅由原恒星的本征SED决定，还受到包周物质非对称分布与喷流空腔的显著影响，这些结构使辐射得以逃逸。