Transcript pptx - 国立天文台理論研究部

The formation of a
Keplerian disk around a
late-stage protostar
麻生有佑, 小屋松進 (東大), 大橋永芳, 西合一矢 (国立
天文台), Hsi-Wei Yen, 高桑繁久 (台湾中央研究院),
相川祐理 (神戸大学), 富阪幸治, 斉藤正雄, 林正彦 (国
立天文台), 町田正博 (九州大学), 富田賢吾 (プリンス
トン大学)
1. 導入 –星形成
原始星 (〜0.3 Myr)
– インフォール
？
運動の遷移が予想され
るが、遷移天体の決定
的な例はない。
古典的Tタウリ型星 (〜3
Myr)
– ケプラー回転
WTTS (30 Myr)
Andre 2002
– デブリ円盤
1. 導入 – 天体と目的
 Taurus分子雲にあるTMC-1A。
 原始星として後期段階にあり、
原始惑星系円盤が形成されている。
R.A.(J2000)
Dec(J2000)
4h39m38.87s
25°41’44.4”
D
i
Vsys
Lbol
Tbol
Class
(pc) (deg) (km/s (L)
(K)
)
140 40-68 6.4-6.6 2.4-2.7 118-172 I
Ohashi et al. 1997b, Chandler et al.1996,
Kristensen et al. 2012, Yen et al. 2013
1. 導入 –過去の研究
アウトフロー
TMC1A
比角運動量
2.5×10–3
j=
km/s pc @ 580 AU
Ohashi et al. (1997b)
回転則
p = –0.62 (R=100-1000 AU)
Yen et al. (2013)
ケプラー円盤(?)
Dec. (1950)
PA=–10°, i=40-68° (i=0°がpole-on)
Chandler et al. (1996)
インフォールが調べやすい。
25˚36´15˝
00˝
35´45˝
30˝
h
m
s
04 36 33.0
s
s
s
32.0 31.0 30.0
R.A. (1950)
s
29.0
2. 観測
 Atacama Large Millimeter/submilleleter Array (ALMA)
(2012年11月6日)
 キャリブレーター： J0522-364 (passband), Callisto
(flux), J0510+180 (gain)
 データ解析：CASA, MIRIAD
Δν
Beam Size
continuum
94.0 MHz
1.0”×0.87” (+0.87°)
σ
(mJy/beam)
0.96
C18O J=2–1
0.17 km/s
1.1”×0.90” (–176°)
7.1
SO JN=65–54
0.17 km/s
1.1”×0.90” (–2.3°)
6.6
CO J=2–1
0.16 km/s
1.0”×0.90” (–178°)
20
3. 結果 ---連続波
TMC-1A
225GHz continuum
ピーク: 148.5±2.2
mJy/beam
フラックス: 182.1±2.7 mJy
大きさと傾き:
0.50”×0.37” (73 deg)
(deconvolved size)
連続波のピーク位置を星の
位置、傾きを円盤の長軸と
する。
(白破線)
3. 結果 ---mom 0 & 1
TMC1A
C18O mom 0&1
ピーク：0.84±0.08
Jy/beam km/s
フラックス：7.2±0.7 Jy km/s
大きさと向き：
3.3”×2.2” (67deg)
長軸とアウトフローに沿った速
度勾配がある。
Mgas=(3.0±0.3)×10–3 M
(T=28 K, Brown&Chandler 1999
XC18O=3.0×10–7)
3. 結果 ---C18O J=2–1
 高速度成分はコンパクトで、低速度成分は広がっている。
 高速度と低速度で速度勾配の方向が変わっている。
TMC-1A
C18O high velocity
ΔV>1.5 km/s
TMC-1A
C18O low velocity
1.0 km/s>ΔV
3. 結果 ---C18O J=2–1
 長軸・短軸ともに中心ほど高速度に
なっている。
 インフォール速度は1Mの自由落下
より遅い。
TMC-1A
C18O PV (Major)
TMC-1A
C18O PV (minor)
実線は1Mのケプラーとfree-fall
3. 結果 ---C18O J=2–1
TMC1A
C18O channel maps
 高速度ではコンパク
トで、勾配はほぼ東
西。
 低速度では広がって
いて、勾配は北東-南
西。
↓
全てのチャネルを比べ
て速度勾配を調べられ
ないか？
4. 議論 --TMC1A
C18O mean positions
チャネル毎に輝度で重
みを付けて、重心を探
す。
重心の軌道はS字に曲
がっている。
長軸に乗っている部分
と離れて行く部分に分
けられる。
内側pure rotation
外側rotation + infall
4. 議論 –––モデルフィット
pure rotation部分をケプラー回転と仮定し、モデル
フィットを行った。
 LTE
 静水圧平行
 ケプラー回転
 3D + 速度 (周波数)
 輻射輸送
 面密度・温度分布
※ i=50°は固定
4. 議論 –––モデルフィット
高速度は残差が少ない。
ベストフィット χν2 = 7.5 @
M* = 1.0M, Mdisk=0.06M,
Rc = 77 AU, γ=0.76,
T100 = 108 q=0.20
→ M* = 1.0±0.1 M
以降このM*を用いる。
TMC1A
C18O model & observation
4. 議論 –––PV図 (長軸)
 重心が長軸に乗っているR〜70
AUの内外でベキを変えて
フィット
内側：p=0.54±0.05
外側：p=0.90±0.07
外側では比角運動量を保存してい
ることを示唆している。
TMC1A
C18O PV (Major)
4. 議論 –––PV図 (短軸)
TMC1A
C18O PV (minor)
 短軸方向のPV図には、高速度
で回転成分が見えてしまってい
る。
 Rが大きいところで質量降着率
を見積もる。
Vinf〜1.0 km/s @ R=300 AU
tdyn = 1500 yr
Mdot = Mgas/tdyn
= 2.0×10–6 M/yr
(C18O mom0Mgas=3.0×10–3 M)
4. 議論 –––重心の位置
 ケプラー回転だけでは重心のS字は現れない。
 遠心半径(Rcent)を変えて、Vr(R)を加える。
(速度方向にも合わせるのでR-Vの関係を考える)
赤：観測
青：ケプラーのみモデル
4. 議論 –––重心の位置
赤：観測
青：Rcent=200AU モデル
点線は60AU
 図はRcent = 200 AUの場合
 長軸から離れ始める半径で、R-Vの関係も変わる。
→このままではS字とR-Vの関係を同時に再現できない。
4. 議論 –––重心の位置
赤：観測
青：Vr半分モデル
 たとえば、インフォールを小さく設定すれば合う。
(上の図はRcent=130 AU, インフォールを半分にした)
 観測結果でもインフォールはfree fallより遅かった。
4. 議論 –––比角運動量
 M* = 1.0 MとRcent = 130 AUか
ら比角運動量jを見積もる。
j = √GM*Rcent
= 1.7×10–3 km/s pc
(cf. 2.5×10–3 km/s pc @ 580 AU)
 Class IとIIの間に相当する比角
運動量を持っている。
Yen et al. 2011
5. まとめ と これから
まとめ
 TMC1Aの円盤の中心付近はケプラー回転している。
 外側にはインフォール+R^(–1)回転が見られる。
 インフォールは中心星質量に対して遅い。
 j=2.5×10–3 km/s pc (Class IとIIの間)、Mdot=2.0×10–6
M/yr (Class 0程度)
これから
 インフォール(エンベロープ)を含んだモデルでのフィッ
ティング。
 インフォールでS字が現れることの解析的な説明。