The Star Formation Newsletter

平野 信吾 (九州大学)(2020/06/26)

No.32943. HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H2O 1.4 µm absorption
band: I. A census of substellar and planetary mass objects
44. The efficiency of dust trapping in ringed proto-planetary discs
45. Distance, magnetic field and kinematics of the filamentary cloud LDN
1157
46. A detailed analysis on the cloud structure and dynamics in Aquila Rift
47. Chandra Resolves the Double FU Orionis System RNO 1B/1C in X-Rays
48. HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H2O 1.4 µm absorption
band: III. The population of sub-stellar binary companions
49. Constraining MHD disk winds with ALMA. Apparent rotation
signatures and application to HH212

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#43+16+48. HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H2O 1.4 µm absorption band
BT-Settl Modelat 1, 2, and 3 [Myr]M/M8 =

https://arxiv.org/abs/2004.13915(Paper I) Orion Nebula Cluster (ONC) における、
substellar・planetary mass天体 (~数Mjupまで)の統計調査

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#43+16+48. HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H2O 1.4 µm absorption bandhttps://arxiv.org/abs/2004.13920(6/12に島さんにより紹介済み)(Paper II) ONCの低質量星サンプルを用いて、IMFのlow-mass側を調べる。
⚫ IMFが低質量側まで同じ冪で説明出来る
ため、星形成過程は惑星質量まで同じメカニズムで制御されると考えられる。
⚫ IMF低質量側のbimodal peak (Drass etal. 2016) は現れなかった。

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#43+16+48. HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H2O 1.4 µm absorption bandhttps://arxiv.org/abs/2004.13924(Paper III) ONCにおける低質量連星系の統計調査。
⚫ 主星由来のPSFを取り除いて伴星を検出。
⚫ 39の連星系候補のうち21天体が初検出。
⚫ Binary fraction = 11.5% ± 0.9%。
⚫ 他の星形成領域 (e.g. Taurus) に比べて多重星率はファクター ~2 低い。

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#44. The efficiency of dust trapping in ringed proto-planetary discs

5240 GHz (1.25mm) continuum
emission images
for the disks inthe DSHARP
sample DSHARP(Andrews et al.
2018)

https://arxiv.org/abs/2004.11394
円盤リングの “α/St” の解析手法：① DSHARP円盤の12CO観測データを用いて、円盤回転速度のKepler回転からの差分値“δvΦ” を計算する。
② ダストリング幅 “wd” と組み合わせると、dust-gas coupling “α/St” が決まる。
③ 同じデータから、ガスリング幅 “wg” も求まる。
➔ AS209・HD163296を解析する。

AS209

HD163296

#44. The efficiency of dust trapping in ringed proto-planetary discs

α/St, ガスリング幅 wgの導出
ガスの回転曲線と圧力分布の関係：

ダストリングにおける radial drift (ダストが圧力最大に集まる; Stに依存) と 拡
散 (ダストを均す; αに依存) の釣り合い：

代入し、リング周りのダスト面密度分布 Σd・ダストリング幅 wdを求める：

α/St：
wg：

ダストリング幅 (wd),
リングの中心位置 (r0),Kepler速度 (vk), 音速 (cs),
回転速度微分 (δvΦ/dr)6

#44. The efficiency of dust trapping in ringed proto-planetary discs

回転曲線 vΦ の計算
12CO観測データを使って同心円毎の回転速度 vΦ(r) を計算する。

回転速度分布 vΦ(r) をdouble powerlaw profileでフィットし、これをKepler速度とみなして差分をとる。

回転速度微分 δvΦ/dr が得られる。
* 中心星質量の情報がないため、真のKepler速度は分からない。δvΦには全体にoffsetがあるかもしれない。

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#44. The efficiency of dust trapping in ringed proto-planetary discs

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円盤リングの α/St
リング間の平均値「α/St ~ 0.1」
✓ 「乱流が弱く (e.g. α=10-4)、ダストが大きく成長する (e.g. St=0.1) 」シ
ナリオを棄却する。
dust grain sizeがfragmentationによって決まる場合 (Birnstiel+’12; ★印)：

他にダスト成長を妨げる(St低下)プロセスが存在する場合、αはαfrag以下となる。
観測データを用いたStの制限 (▲印)：StΣ: αfrag: StΣ#45. Distance, magnetic field and kinematics of the filamentary cloud LDN 1157

https://arxiv.org/abs/2005.02781
Optical, Planck, CARMA polarization vectors

若いClass 0原始星 LDN1157 (形成後150[kyr]) の周りには、星形成時の物理状況が残っていることが期待される。
⚫ 原始星周りの磁場構造が ~ 0.2 – 2 [pc] のスケールでよく揃っている。またフィラメントとは直交し、双曲アウトフローとは並行である ➔ 星形成時の磁場構造が現象をコントロールしている。

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#46. A detailed analysis on the cloud structure and dynamics in Aquila Rift

https://arxiv.org/abs/2004.14050
W40・Serpens South分子雲 (1[deg2]) を野辺山45mで観測 (12CO・13CO)⚫ 空間分布の異なる2つの速度成分✓ 主要素… VLSR~=7 [km/s], 1.1e4 [M8]
✓ 40km/s要素 … VLSR~=40[km/s], 150[M8]⚫ 2つの要素が空間的に反送関しており、また中央の星団の周りでは重なっている。
➔ Cloud-Cloud collisionによる星形成⚫ 40km/s要素は別天体からのSNRs・星風によるsuperbubbleが掃き集めたガスか。

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#47. Chandra Resolves the Double FU Orionis System RNO 1B/1C in X-Rays11
5 events

8 events

https://arxiv.org/abs/2003.07944
FUor … 可視・赤外でのアウトバースト(t < 1[day]) が起こる低質量前主系列星。

RNO 1B, 1CのChandra X線観測
⚫ これまでX線を検出できているFUorの中で、X線光度が最も低い。
⚫ 古典的T Tauri型星と異なり、FUorのLxがLbolに比例しない (右図)。
⚫ X線光度は降着衝撃波・星風・ジェット
では説明できない。磁気リコネクション
フレアが対応現象の候補。

#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH212

https://arxiv.org/abs/2004.08804

HH212
磁気遠心力風 (MHD DW) が降着円盤から抜き取る角運動量を求めたい。
⚫ 3つの計算方法をMHD DWの準解析解に対し適用し、それぞれの方法が持つ系統的バイアスを評価する。
⚫ 準edge-on円盤 (傾斜角 i = 87°) を持つHH212に対して適用する。

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#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH21213PV図から角運動量を求める
軸対称な円盤風では、回転によってジェット軸の周りに対称なドップラーシフトが生じる。速度シフトはジェット軸に直交するPosition-Velocity (PV) 図より計算できる。
PV図に現れる2つの放射ピークの位置・速度：

2つのPVピークの空間・速度距離：

最も外側の流線からの寄与だけを考えた場合

最も外側の流線による比角運動量：
Model: L5W17

#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH212

比較運動量(jobs)の計算方法① Double-peak separation method：✓ PV図上の強度ピーク間の{Δr, ΔV}を用いる。

② Rotation curve method：✓ 近年ALMAデータに適用され始めた方法 (e.g. Bjerkeli et al. 2016)③ Flow width method：✓ rw … 放射分布から求めた流入半径, VΦ,obs(r∞) … 外側の回転曲線の漸近値

14#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH212

磁気遠心力風の準解析解
自己相似・軸対称・定常解(Ferreira 1997; Casse&Ferreira 2000ab)

Windの性質に関わるモデル・パラメータ(1) Magnetic lever arm parameter :L … MHW DWが持ち去る総比各運動量
Ω0 … launch point r0でのKepler角速度(2) Winding factor :rmax … r0からlaunchした流線が軸から最も離れた時の距離

さらに、3つの無次元パラメータ (M*, rin, rout) と4つの観測パラメータ (i, α, θb, zcut) が存在する。
… DG Tau atomic jet (Pesenti et al. 2014)… much larger winding… slower rotation… Reference Model in this paper

15#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH212

系統的バイアス① Double-peak separation method：

測定値 (Δr, ΔV, jobs) と真の値 (Δrth, ΔVth, jout) を、4つの解析解モデル(線色)・4つの観測パラメータ(a-d)で比較した。
✓ Δrは常にΔrthより低い。
✓ ΔVは常にΔVthに近い。
✓ jobsはjoutを常に過小評価する。これは観測分解能 (Θb, panel d) に依らない。

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#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH212

系統的バイアス① Double-peak separation method：

比較運動量(jobs)より：
1. MHD DWの最外駆動半径 (rout)
2. Magnetic lever arm parameter(λBP; MHD DWが抜き取る総比較運動量をKepler値で規格化したもの)

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比較運動量(jobs)の計算方法① Double-peak separation method：✓ PV図上の強度ピーク間の{Δr, ΔV}を用いる。
✓ Inclination angle i>icrit~84°でのみ有効。観測値は理論値を系統的に過小評価する (下限値を与える)。これは観測解像度(ビームサイズ)に依らない。
② Rotation curve method：✓ 近年ALMAデータに適用され始めた方法 (e.g. Bjerkeli et al. 2016)✓ 傾斜角の制限なし。解像度が十分であれば精度よく求まるが、解像度が悪いと系統的に過大評価する (上限値を与える)。
③ Flow width method：✓ rw … 放射分布から求めた流入半径, VΦ,obs(r∞) … 外側の回転曲線の漸近値✓ 傾斜角の制限なし。joutに対して①と同程度の過小評価をする。一方でrout・λBPに対しては(①よりわずかに低い)下限値を与える。

#49. Constraining MHD disk winds with ALMA : Apparent rotation signatures and application to HH212

HH212への適用
準edge-on円盤(i=87°)を持つHH212の分解能 16 – 250 [au]でのALMA観測データに、edge-on円盤で有効なDouble-peak separation法を適用する。
⚫ robs ~ 1[au] ≪ rout = 40 [au] (円盤外縁半径; Tabano et al. 2017)⚫ 質量降着によって持ち込まれた角運動量の半分以上は、MHD DWによって抜き取られている。

ALMA Cycle 4(70 au beam)

ALMA Cycle 0(250 au beam)

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