ミリ波干渉計を用いたオリオンKL領域のSiO(v=0,J=3-2/2-1) 観測〜大質量原始星周辺のディスクおよびアウトフロー〜

高橋智子 ・ 百瀬宗武 ・ 鎌崎剛＊
茨城大学 ・ 国立天文台野辺山＊

本日の話
1. イントロダクション
2. 観測諸言
3. 結果
4. 速度構造の議論
A) 低速度成分B) 高速度成分

5. まとめKL領域周辺での星間物質の分布
KL領域(ｄ=450ｐｃ)
電波点源
Source I.n

BN
VLA波長7mmでの電離領域
観測 (Chandler & Wood. 1997)

Rainbow波長2mmでのダスト連続波観測
IRc2

カラー
波長12μmでの赤外ダス
ト放射 (Gezari et al.1998)

電離領域はI,nに付随ミリ波、赤外ダスト放射が電離領域を囲むように存在

+双極分子流(H2、HCO )H2(スバル望遠鏡)

HCO+ (NMA)
Finger構造

13500AU
Source I

Blue ShellRed Shell
Kaifu et al.2000

双極分子流：NW〜50″(２２５００AU), SE〜30″(１３５００AU)
Reference:斎藤智樹(修士論文)

Expanding Doughnuts
SO(実線)、水メーザー(+)の分布
4500AU

Source I

Plambeck et al. 1982

11 ″×19″(4950×8550AUに相当)
膨張するドーナツ状のディスク構造を示す

星周ディスク構造
SiO(v=1,J=1-0)
450AU

SiO(v=0,J=2-1)

エッジ オン ディスク とポロイダル磁場
Plambeck et al.(2003)

SiO maser spotのX状分布(R~40AU)
Greenhill et al.(1998)

本研究の位置づけ
9Expandig Doughnuts/HVF ⇔ SiO maser
9103AUスケールでのガスの速度構造⇔ おうし座領域の原始星エンベロープに相当
Shocked H2,HCO+

大質量星進化は降着による進化の兆候を示すか？
オリオンの距離でθ<2”(900AU)の観測が必要

SiO maser

Expandingdoughnuts

Source I
Water maser

NMAによる観測
配列

D,C,AB各配列

受信機

S100, S150

分光器

FX相関器 (32MHz,1024ch)

分子スペクトル

SiO(v=0,J=3-2) @130.268702GHz
SiO(v=0,J=2-1) @86.846998GHz

空間分解能2”.02×1”.76 @130GHz
2”.49×2”.12 @86GHz

速度分解能~0.5km/s@130GHz/86GHz※SiO maserでセルフキャリブレーション ⇒ 高品質マップ取得※周波数を二分することでSiOの全速度成分の取得に成功

速度チャネルマップ
9 SiO(v=0,J=2-1)

9 SiO(v=0,J=3-2)

9特定チャネルのみを抜き出して表字Θ< 2’’（９００AU）での性質

J=2-12018

900AU

16JY/BEAM141210

分解能2“.5×2”.1

分解能1“.7×0”.7864TB(peak)~640K

20-30-20-10010
Kilo METERS/SEC

2030

Wright et al.(1995)

1.4

J=3-2

熱的放射がより支配的

1.2

1.0

JY/BEAM

Source I

0.8

0.6

0.4n

輻射平衡温度〜１65K

0.2(中心光度〜105Lsolor)

0.0-30TB(peak)~41.6K(peak)~41.6K
TB-20-10100
Kilo METERS/SEC

2030

Vsysを中心とし、対象に広がるプロファイル

NMA data

Missing Flux
J=2-1

14m Single Dish

J=3-2

Cho et al.(1999)

NMA観測でSiO(v=0,J=3-2) 輝線を用いた解析
9J=2-1 ---> メーザー放射が原因のプロファイル変動

物理量導出（質量・柱密度）の導出

9J=3-2 ---> ミッシングフラックスがほとんどない

速度構造の議論

柱密度・質量の導出
9τ<<1、局所熱力学平衡状態（LTE）を仮定---> 質量・柱密度の下限値の導出
X[SiO]~2.8×10-8 [Blake etal.1987], Tex~80K [斎藤智樹修士論文2002]−8Tex×2.
810
N H 2 = 2.99 ×1016 ()() ∫ Tobs dv[cm − 2 ]X ( SiO) exp(−12.5 / Tex )Tex
2.8 × 10 −8D 2M H 2 = 6.78 × 10 ()() () ∫ Fν dv[ M sun ]X ( SiO ) 450 pc exp(−12.5 / Tex )9全質量（LTE質量）> 4.1 [Msun]

柱密度の平均値> 3.3×1021 [cm2]

速度構造

A

低速度成分（ディスク状構造）|VLSR-Vsys| < 10 km/s

高速度成分（アウトフロー）|VLSR-Vsys| > 10 km/s

9非常に複雑な構造

9Source I付近で広い線幅

HV Outflow

A’

9重力的束縛を仮定

BB’Integration

Inclination ~10°ケプラー 回転 を仮定
内包質量 ~ 75Msun

低速度成分 |vLSR-vsys| <10 km/s
a’a’2”.5北東2”.5南西

b’b’aabba’ab

Position[arcsec]

同径運動

⇔

速度勾配

回転運動

⇔

原点からのオフセット収縮＋回転運動を伴う構造b’

9ケプラー回転+自由落下運動
9M*~75Msun を仮定(GM * )1/ 2
vKepler ( LOS ) =⋅ x cos i3/ 2r(2GM * )1/ 2v f . f ( LOS ) =⋅y3/ 2r

9エッジ・オン ディスクの速度勾配をよく説明- エッジ・オン ディスク／球状エンベロープの降着現象
M(LTE)~2.42Msun, V(avr)~5km/s, D~5700AUを仮定すると、⋅

M = M LTE / τ dyn ~ 4.5 × 10 − 4 [ M sun / yr ]

高速度成分 |vLSR-vsys| > 10km/s
10.6km/s < VLSR-Vsys < 42.9km/s

6700AU(解釈)-10.3km/s < VLSR-Vsys < -34.6km/s

HCO+ Shell

1. 軸がHCO+,H2などと同じ。アウトフローの衝撃の強い根元でのみSiOが定常的に生成。
2. 広がりは、中心付近で生成されたSiOがダストに再吸着されるまでのタイムスケールで決定されている。
Source I
赤方偏移青方偏移

9HCO+で観測されたシェル構造の根元付
近でよい相関を示す

①定常的にSiOを生成する
9SiO 分子は90K のエネルギー障壁を伴って生成される。[Ziurys et al.(1989)]
フィリング ファクター（ｆ＝Ωsource /Ωbeam）を導入すると⎧ f ⋅ Tk , if τ >> 1
Tobs = ⎨⎩τf ⋅ Tk , if τ << 1

SiO(v=0,J=3-2) のTb(peak)~10Kであるから、
τf もしくは、ｆ < 0.1であることが必要

②生成されたSiO分子を運ぶ⇒ 生成されたＳｉＯ分子がダストに再吸着されるまでのタイムスケールで広がりを制限
9ダストに再吸着されるまでのタイムスケールは、τ dep ~ 2 ×10 /(αnH 2 )[ yr ] ただし、α：吸着確率(0.1-1)9KL領域においてnH2>106[cm-3],α〜1を仮定すると、

τdep < 2000yr
一方SiOフローの力学的タイムスケール (傾き角を考慮しない場合)

τdyn~1900yr

SiOアウトフローの特徴
パラメータ
スケール [AU]
質量 [Msun]
力学的タイムスケール [yr]運動量 [Msun km/s]
運動エネルギー [erg]
運動量放出量 [Msun km/s /yr]
力学的光度 [Lsun]
質量放出率 [Msun/yr]

SiO

HCO+

6-9×1031
1-1.6×103
20-25
5-7×1045
1-3 ×10-2
3-5 ×10
5-9 ×10-4

1-2 ×10413
2.5-4 ×103
3-4 ×102
0.8-1 ×1047
1-1.6 ×10-1
2-4 ×102
3-6 ×10-3

Summary
9SiO(v=0,J=3-2/2-1) の高分解能観測を実施した。
9低速度成分(|Δｖ|<10km/s)はsource Iに付随、高速度成分(|Δｖ|>10km/s)はHＶフローの根元とよい一致
9低速度成分は、回転・収縮運動を伴うエンベロープであることを示唆。
9高速度成分は、アウトフロー根元付近を探る上でのよいプローブとなり得る。
9詳細な物理状態を解明するためには温度・密度等(光学的厚み)情報が必要。
9多輝線・多遷移での観測が重要。