NESS (Nearby Evolved Stars Survey)で観測された
冷たいAGB星周縁の統計的性質
甘田渓, 深谷紗季子, 今井裕, 新永浩子 (鹿児島大学),
Peter Scicluna,Francisca Kemper(ESO), Naomi Hirano(ASIAA),
Sunder Srinivasan(UNAM),Soﬁa Wallstrom(KU Leuven)and NESS TeamAGB星からの質量放出
・進化した星が新しい元素やダストを星間空間へ供給→このプロセスはAGB星が支配的（Höfner, Olofsson. 2018）
・漸近巨星分枝(Asymptotic Giant Branch; AGB)星：中・小質量星の進化末期の星・星中心から外側に向かった層構造: 炭素と酸素が縮退した核、薄いヘリウム燃焼殻、ヘリウムの層、薄い水素の燃焼殻、水素の対流層→薄いヘリウム燃焼殻でヘリウム殻フラッシュ（熱パルス）発生
H対流層→ヘリウム層で対流発生
H燃焼殻→核融合生成物 (12C, 13C, Oなど) が恒星大気へ流出
He層
He燃焼殻
C+O核

1213→星周縁中の COと COの電波強度の分布を把握することによって、熱パルスの履歴を追うことができると期待される・星間紫外線による星周縁外層の光解離(Groenewegen. 2017)

NESS (Nearby Evolved Stars Survey)
NESS̶太陽から2 kpc以内にある約800個のAGB星による総質量放出率を推定
̶AGB星周縁（circumsteller envelops; CSEs）の組成の統計的解析
・NESS-JCMT
̶CO輝線 (J=3-2, 2-1) と850μmダスト連続波放射を用いたCSEsのサーベイ観測を実施中
̶ビームサイズ：15 （CO J=3-2）
・NESS-NRO (Nobeyama 45m radio telescope)̶主にCSEsの低温ガス分布を把握することを目的として、12CO, 13CO輝線(J=1-0) の一点長時間観測とマッピング観測を実施中
̶ビームサイズ：15 (CO J=1-0)NESS-NRO観測諸元望遠鏡
周波数

野辺山45m電波望遠鏡
12CO (J=1→0) : 115.271 GHz
13CO (J=1→0) : 110.201 GHz

C18O (J=1→0) : 109.782 GHz
受信機
観測期間

FOREST（4 ビーム）2018年3-4月
2019年3-4月
2019年12月ー2020年１月

ビームサイズ15
一点長時間 (On-On)
158
観測天体数
(noize level: σ~0.02 K)
マッピング (On-The-Fly) 27
観測天体数(noize level: σ~0.1 K)
マップサイズ180 180→数万 AU 数万 AU

CO検出天体数
・観測天体の選択方法
JCMTで観測した天体のうち、強いCO輝線を検出した天体をNROで観測
・CO検出天体数
観測天体数

12CO輝線

13CO輝線

検出天体数 検出天体数

一点長時間 (On-On) 観測

1588525

マッピング (On-The-Fly) 観測

271910・CO検出率 [%]一点長時間 (On-On) 観測
マッピング (On-The-Fly) 観測

12CO13CO5470

1637

On-The-Fly map
ο Cet
12・ CO (J=1→0) 輝線 (等高線)

11000 AU・850μm ダスト連続波
11000 AU

ダスト連続波放射領域より、12CO(J=1→0)輝線放射領域の方が大きい。

質量放出率 vs ダスト生成率56

Tmb·−19−1 11/65/3
Mgas = 4.55 × 10 ( log(1/0.04) ) × fco Vexp (DB)Tmb: 主ビーム温度 [K], Vexp: 膨張速度 [km/s], D: 距離 [pc],fco: CO/H2 存在比, B: ビームサイズ [″]（Knapp and Morris 1985; Olofsson et al. 1993; Groenewegen et al. 1999）

・正の相関→質量放出率/ダスト生成率 ~ 50

1213
質量放出率 vs CO/ CO輝線強度比

・相関なし

・12CO/13CO輝線強度比
Carbon star: 2~37
M-type star: 3~18

質量放出率 vs 星周縁の直径·2M = 4πr ρv

破線：密度一定

・C-rich starとO-rich starともに、同じ直線にのっている。
→CSE外縁部のガス密度は、C-rich starとO-rich starでほぼ同じ。
→星間紫外線による光解離の影響は、
C-rich starとO-rich starとで違いはない。

規格化したradial profile
・10天体中7天体について、12CO/13CO輝線強度比が動系方向に沿ってほぼ一定→これらの天体に関しては、直近の1000-3000年に放出されたガスの中に、熱パルスによる12CO/13CO輝線強度比の劇的な変化の痕跡は見られず。
→光学的厚みを考慮していない。
1.0o Cet

Normalized mean main-beam temperature

0.8

CQ PyxIK TauIW HyaCW LeoCO13CO

120.6
0.4
0.2
0.002000

4000

04000

8000

RW LMi

1.0020000

Y CVn40000

0RX Boo

4000

8000

04000

8000
χ Cyg

W Aql

0.8
0.6
0.4
0.2
0.001000 2000

3000

02000

4000

6000

02000

4000

Distance from the star [au]04000 8000 12000

04000

8000

光学的厚みの推定
Source·M[Msun/yr]τ (12CO)ο Cet

6.6E-09

0.01

IK Tau1.6E-06

0.24

RX Boo6.6E-08

0.04

M-type star

S starχ Cyg

5.6E-07

0.16

W Aql

7.8E-060.54

CW Leo3.0E-05

12.15

RW LMi7.5E-05

1.66

Y CVn

5.3E-08

0.01

CQ Pyx4.9E-06

0.37

Carbon star・COマップに基づいて、RADEXを用いて視線方向に沿って輻射輸送を解いていくことにより、マップの数値シミュレーションを行った。
・M-type star, S star:
ーCSEの中心のでさえ光学的に薄いー12COの自己遮蔽効果は小さい
1213ーCSE外縁部において、 COと COは等しく光解離している
・Carbon star:
ー光学的厚みは大きくばらついた
12ー COの自己遮蔽効果は天体によって大きく異なる

26

ο Cet
λ= 151.6 nm
Tail36North
stream

11000 AU

Mira ABSouth
streamBow shock2.710North
stream10
Mira AB

1.1(D. Christopher Martin et al. 2007)

South
stream

11000 AU12SW Vir ( CO)

PM

双極流？

まとめ・ダスト連続波放射領域より、12CO (J=1→0)輝線放射領域の方が大きい。
・質量放出率とダスト生成率に正の相関 → 質量放出率/ダスト生成率 ~ 50
・12CO/13CO輝線強度比
Carbon star: 2~37

M-type star: 3~18・星周縁外縁部における密度はCarbon starとM-type starでほぼ同じ→星間紫外線による影響に違いはない
・10天体中7天体は12CO/13CO輝線強度比が動系方向に沿ってほぼ一定→光学的に薄い天体について、直近の1000-3000年の間に放出された物質に熱パルスによる12CO/13CO組成比の劇的な変化は見られなかった。
・M-type starとS starの光学的厚みは全ての天体で１以下→12COの自己遮蔽効果は小さく、CSE外縁部において12COと13COは等しく光解離している。
・星周縁の形状が非対称な天体が２天体（ο Cet, SW Vir）観測された。