[论文解读] Tracing jet emission at the base of a high-mass YSO. First AMBER/VLTI observations of the Brγemission in IRAS 13481-6124

A. Caratti o Garatti, B. Stecklum+10 more|Figshare|Mar 22, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用 12

一句话总结

本研究首次对大质量年轻恒星对象IRAS 13481-6124的Brγ发射线进行了AMBER/VLTI中等分辨率干涉观测。结果表明，Brγ发射主要源自一束具有高速外流（最高达500 km s⁻¹）的准直离子喷流，而低速成分则描绘了中心源附近2 au范围内的气体，可能对应喷流的喷口或盘面风区域。

ABSTRACT

To probe the circumstellar environment of IRAS 13481-6124, a 20 M_sun high-mass young stellar object (HMYSO) with a parsec-scale jet and accretion disc, we investigate the origin of its Brγ-emission line through NIR interferometry. We present the first AMBER/VLTI observations of the Brγ-emitting region in an HMYSO at R~1500. Our AMBER/VLTI observations reveal a spatially and spectrally resolved Brγ-line in emission with a strong P Cygni profile, indicating outflowing matter with a terminal velocity of ~500 km/s. Visibilities, differential phases, and closure phases are detected in our observations within the spectral line and in the adjacent continuum. Both total visibilities (continuum plus line emitting region) and pure-line visibilities indicate that the Brγ-emitting region is more compact (2-4 mas in diameter or ~6-13 au at 3.2 kpc) than the continuum-emitting region (~5.4 mas or ~17 au). The absorption feature is also spatially resolved at the longest baselines (81 and 85 m) and has a visibility that is slightly smaller than the continuum-emitting region. The differential phases at the four longest baselines display an \u2018S\u2019-shaped structure across the line, peaking in the blue- and red-shifted high-velocity components. The calibrated photocentre shifts are aligned with the known jet axis, i.e they are probably tracing an ionised jet. The high-velocity components (v_r~100-500 km/s) are located far from the source, whereas the low-velocity components (0-100 km/s) are observed to be closer, indicating a strong acceleration of the gas flow in the inner 10 au. Finally, a non-zero closure phase along the continuum is detected. By comparing our observations with the synthetic images of the continuum around 2.16 um, we confirm that this feature originates from the asymmetric brightness distribution of the continuum owing to the inclination of the inner disc.

研究动机与目标

• 利用高角分辨率干涉测量技术，研究大质量YSO IRAS 13481-6124中Brγ发射线的起源。
• 确定Brγ发射是否源自吸积、外流或喷流结构，位于最内层原恒星环境。
• 解析Brγ线的空间与光谱结构，以区分关于发射起源的多种物理模型。
• 约束离子外流的几何形态与运动学特性，及其与中心吸积盘和秒差距尺度喷流的关联。

提出的方法

• 使用VLTI上的AMBER仪器对IRAS 13481-6124的Brγ发射线执行中等分辨率（R ≈ 1500）近红外干涉测量。
• 测量Brγ谱线及其邻近连续谱的总可见度、差分相位和闭合相位，以探测空间结构与不对称性。
• 利用由差分相位推导出的校准光心位移，追踪运动气体组分的方向与范围。
• 将观测到的干涉测量量与2.16 µm连续谱的合成图像进行比较，将不对称性解释为盘面倾角所致。
• 分析Brγ线中的P Cygni轮廓，推断外流速度与质量损失特性。
• 根据可见度与相位行为，区分高速（100–500 km s⁻¹）与低速（0–100 km s⁻¹）组分。

实验结果

研究问题

• RQ1 IRAS 13481-6124中Brγ发射线的空间起源是什么？哪一物理组分（吸积、盘面风、喷流）主导了该发射？
• RQ2 Brγ发射气体的运动学与几何形态如何与已知的秒差距尺度准直喷流及内盘相关联？
• RQ3 Brγ发射是否具有空间分辨率？其可见度曲线揭示了发射区域的大小与结构特征为何？
• RQ4 观测到的光心位移由何引起？其方向如何与喷流轴及速度组分对齐？
• RQ5 干涉测量数据能否区分离子喷流发射与其他潜在来源（如吸积流或下落物质）？

主要发现

• Brγ发射线表现出强烈的P Cygni轮廓，终端速度约为500 km s⁻¹，表明存在快速离子外流。
• Brγ发射区域比连续谱发射区域更紧凑（2–4 mas，即~6–13 au，距离3.2 kpc），而连续谱区域约为~5.4 mas（即~17 au）。
• 高速组分（100–500 km s⁻¹）在长基线处被空间分辨，并显示出与已知喷流轴对齐的光心位移，表明为准直外流。
• 低速组分（0–100 km s⁻¹）更为紧凑（≤2 au），可能源自中心源附近的喷流喷口或盘面风区域。
• 差分相位呈现出'S'形结构，峰值位于蓝移与红移高速翼，证实了不对称的外流运动。
• 连续谱中存在非零闭合相位，归因于倾斜内盘的亮度分布不对称，而非喷流本身存在内在不对称性。