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The formation of a Keplerian disk around a late-stage protostar

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.

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The formation of a Keplerian disk around a late-stage protostar

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Presentation Transcript

  1. 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)

  2. 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)– デブリ円盤 Andre 2002

  3. 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。 Ohashi et al. 1997b, Chandler et al.1996, Kristensen et al. 2012, Yen et al. 2013

  4. 1. 導入 –過去の研究 アウトフロー 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。 比角運動量 j = 2.5×10–3 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(?)

  5. 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

  6. 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)

  7. 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 Jykm/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)

  8. 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 TMC-1A C18O low velocity ΔV>1.5 km/s 1.0 km/s>ΔV

  9. 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

  10. 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？

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. 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)

  15. 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=3.0×10–3M)

  16. 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

  17. 4. 議論 –––重心の位置 点線は60AU 赤：観測 青：Rcent=200AU モデル • 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。

  18. 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。

  19. 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

  20. 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。

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