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大質量星の形成最初期における 22 GHz H 2 O メーザの空間分布調査

大学 VLBI 連携・東アジア VLBI 観測網 ワークショップ in 山口大学 2010, 11, 12. 大質量星の形成最初期における 22 GHz H 2 O メーザの空間分布調査. 杉山　孝一郎　（山口大学）. 大質量星の進化段階 vs メーザ CH 3 OH, H 2 O メーザの空間分布 形成最初期天体の選出 観測提案. Class I methanol. time. Ellingsen+ (07, IAU 242). 大質量星（ HMS ）の進化段階とメーザ. CH 3 OH, H 2 O, OH メーザ vs UC H II

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大質量星の形成最初期における 22 GHz H 2 O メーザの空間分布調査

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Presentation Transcript

  1. 大学VLBI連携・東アジアVLBI観測網 ワークショップ in 山口大学 2010, 11, 12 大質量星の形成最初期における22 GHz H2Oメーザの空間分布調査 杉山　孝一郎　（山口大学） • 大質量星の進化段階 vs メーザ • CH3OH, H2Oメーザの空間分布 • 形成最初期天体の選出 • 観測提案

  2. Class I methanol time Ellingsen+ (07, IAU 242) 大質量星（HMS）の進化段階とメーザ • CH3OH, H2O, OHメーザ vs UC HII • OH : UC HIIの膨張をトレース (e.g., Fish+ 07) • CH3OH : UC HIIの形成に伴い崩壊 (Walsh+ 98) • H2O : collimate されたアウトフローをトレース (e.g., Torrelles+ 03) • CH3OH vs H2O • どちらが早く出現？ • 形成初期におけるそれぞれの空間分布は？ • Class I vs Class II • Class I の方がGLIMPSEカラーが赤い (e.g., Ellingsen 06) • 今後の志野さんの観測で明らかに！（詳しくは志野さんへ）

  3. 大質量原始星（HMPOs）の進化 • 熱的ライン観測 による描像 • 以下の3段階に分類 • 良くcollimate 　　 小質量星に類似 円盤とのinteraction • OpA <30 degにcollimate 　　　　　 ジェット & 星風が共存 • もはやcollimateではない・・・ 星風がdominate (3) (2) (1) Beuther & Shepherd (05)

  4. Cepheus A (Sugiyama+ 08) G23.207-00.377 (Bartkiewicz+ 09) 6.7 GHz CH3OHメーザの空間分布 • ～2000年 : 干渉計メイン • 直線構造・直線速度勾配 => edge-on 回転円盤 ?? • 2000年～ : VLBIサーベイ • リング構造・楕円構造の検出！ => face-on or 傾いた円盤を想起 例） EVNサーベイ (Bartkiewicz+ 09) • 9/31天体が楕円構造 • 8/9でcm波非検出 • 4/9でH2Oメーザも非検出 • IRAC 4.5 mm 放射が楕円構造の長軸に垂直 形成最初期の降着円盤に付随 !?

  5. W75 N VLA1 (Torrelles+ 03) HMSFRs の 22 GHz H2Oメーザ分布 W49 N (Gwinn+ 92) • 秒角スケールでの拡がり • 複数の原始星に付随 • いくつかは直線的に分布 • 内部固有運動を多数検出 • 双極アウトフローを想起 • 中にはOpA <10 deg 程度で良くcollimateなものも • ～100 km s-1と高速なフローも！ Gwinn+ (92) HMPOsからの良くcollimate されたアウトフローをトレース !?

  6. 形成初期の CH3OH・ H2Oメーザ ? 大質量原始星（HMPOs）の進化 • 熱的ライン観測 による描像 • 以下の3段階に分類 • 良くcollimate 　　 小質量星に類似 円盤とのinteration • OpA <30 degにcollimate 　　　　　 ジェット & 星風が共存 • もはやcollimateではない・・・ 星風がdominate (3) (2) (1) Beuther & Shepherd (05)

  7. Cep A-HW2 R5 (Torrelles+ 01) W75 N VLA2 (Torrelles+ 03) 形成最初期のH2Oメーザ？ • シェル状アウトフロー • W75 N VLA2 • B2型星 • 160 AU スケール • ~30 km s-1の高速膨張運動 • well-collimatedなH2Oメーザより小さい スケールに分布 => 最初期のアウトフロー形状 ?? • Cep A-HW2 R5 • 60 AU スケール • ~9 km s-1の膨張運動  HII膨張に適当 ? • 200 mJy 微弱連続波を形状中心に検出 => HII領域形成後のシェル膨張をトレース ?? ごく少数のH2Oメーザ天体に見られる シェル状分布・運動の起源は未解明・・・ および最初期 or 後期進化段階の どちらをトレース ??

  8. 研究目的 • HMSの形成最初期に放射されるH2Oメーザの空間分布を統計的に調査 • HMS進化におけるアウトフロー形状進化調査に寄与！ そのために・・・ • HMSの形成初期の天体を選出する必要あり！ • 空間スケールは~100 AUと矮小であるはず => VLBI が必要 : 後の内部固有運動検出のためにも！ • 高精度な絶対位置精度が必須！: ~1″

  9. 形成初期天体の選出方法 • cm, mm連続波との関係 • cm波:HII領域  老, mm波:ダスト  若 • Extend Green Objects (EGOs) • HMYSOs のショックトレーサー ? • CH3OH, OHメーザの付随状況 • CH3OH  CH3OH & OH  OH の順 • H2Oメーザ自身の Excess of Blueshifts • Blueshifted成分が存在 かつ 支配的 • HMPOs に付随するH2Oメーザに共通 ??

  10. ① cm, mm連続波との関係 • 絶対位置精度 ~1″での重ね合わせ (Beuther+ 02) • 母数: 29天体 • CH3OH, H2O 共にmm波と100%一致 (< ~0.03 pc)！ • cm波とはH2Oメーザの方が良く一致・・・ (~30 %) ■:CH3OH ▲:H2O ☆:MiR ・母数が統計的研究には少ない・・・ ・形成初期のH2Oメーザが少ない・・・ Beuther+ (02)

  11. ② EGOsとの関係(Cyganowski+ 08) • Extend Green Objects • Spitzer IRAC 4.5 mm で30″程度に伸びて分布 => ~300天体 • IRDCsに付随 : 67 % • HCO+(3-2), SiO(5-4)が付随:90 % • ~65 %の天体でOHメーザ　　　　　と一致・・・ (Breen+ 10) ＋:Class I (44G) ◇:Class II (6.7G) HMS形成初期のショックトレーサーになり得る！ ところが・・・ 形成初期のトレーサーとして黄色信号 !? Cyganowski+ (09)

  12. ③ CH3OH, OHメーザの付随状況 • 379天体をターゲット • CH3OH, OHメーザが付随 • それぞれ~2″程度の絶対位置精度 • < 3″を一致として評価 • OHのみ : ~9 % • OH & CH3OH : ~34 % • CH3OHのみ : ~20 % ・母数は統計的研究に充分 ・CH3OHのみが付随する天体は 　　　　　　　　　　　形成初期天体の有力候補に！

  13. G 353.273+0.641 (Caswell & Phillips 08) Vsys G 311.828+0.130 (Caswell & Breen 10) Vsys ④ Excess of Blueshifts • H2Oメーザの青方偏移成分が支配的 　　　　　　　　(Caswell & Phillips 08; Breen+ 10; Caswell & Breen 10) • 系統速度から 30 km s-1以上 青方偏移 • Breen+ (10) は以下を指摘 • 77 /219 天体で高速度成分 • 31 /77天体で青方偏移 • 11 /31天体でCH3OHのみ付随 • Blueに集中している天体にはOHは付随せず！ 形成初期のH2Oメーザに特徴的 ??

  14. 形成初期天体の選出方法 • cm, mm連続波との関係 • cm波:HII領域  老, mm波:ダスト  若 • Extend Green Objects (EGOs) • HMYSOs のショックトレーサー • CH3OH, OHメーザの付随状況 • CH3OH  CH3OH & OH  OH の順 • H2Oメーザ自身の Excess of Blueshifts • Blueshifted成分が存在 かつ 支配的 • HMPOs に付随するH2Oメーザに共通 ??

  15. 観測天体の選出条件 • 母サンプル: 379天体 in Breen+ (10) • 以下の条件で選出 • CH3OH, OHメーザと同原始星  231天体 • CH3OHのみが付随  70天体 • Dec > -30 deg  15天体 • 7/15天体にGLIMPSE点源付随 • 2/15天体にEGOs付随 • 3/15天体でExcess of Blueshifts

  16. 観測天体表 Table 1 正直、南半球の天体ばかり・・・なぜEAVNなのか？

  17. アレイパラメータ ＊15.625 kHz帯域、3時間積分を仮定 VLBAとは観測頻度で勝負 ?

  18. まとめ • 大質量星形成最初期に付随するH2Oメーザの空間分布をVLBIで統計的調査 • collimateではなくシェル状に分布？ : W75 N • 大質量星進化におけるアウトフロー形状進化調査に寄与！ • 空間スケール ~100 AUを予想 => VLBI • 大質量星形成初期天体の選出 • Breen+ (10) の379天体をベースに • CH3OHのみ付随（OH付随しない）天体 => 15天体 • EGOs や Excess of blueshifts 天体も含まれる • 天体 -30 < Dec < -18 : in 南半球 => ALMA時代へ向けた天体候補になり得る

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