Stellar water fountains

特定領域研究「サブミリ波の宇宙」第3回大研究会
銀河系スケールでの
年周視差と恒星軌道の計測
ⒸKagaya
今井裕 (鹿児島大学理学部)
VERA v.s. VLBA
水メーザー源の年周視差計測
IRAS 19134+2131
(Imai et al. 2007, with VLBA)
10μas-level astrometry
comes true!
S269 (Honma et al. 2007, with VERA)
kpc スケールの直接測距が可能に
H2O maser sources (VLBA, VERA)
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UX Cyg: D= 1.85+0.25-0.19 kpc (Kurayama et al. 2002)
W3(OH): D= 2.04±0.07 kpc (Hachisuka et al. 2006)
S269: D= 5.28+0.24-0.22 kpc (Honma et al. 2007, PASJ in press)
◎ IRAS 19134+2131: D= 8.0+0.9-0.7 kpc (Imai et al. 2007)
S Per: D= 2.51±0.09 kpc (Asaki et al. 2007)
IRAS 00420+5530: D= 2.17±0.05 kpc (Moellenbrock et al. 2007)
• Orion KL: D= 437±19 pc (Hirota et al. 2007, PASJ in press)
• ◎ S Crt: D= 433+40-36 pc (Nakagawa et al. 2007)
• ◎ ρ Oph East: D = 178+18-37 pc (Imai et al. 2007, submitted)
• NGC 1333 SVS13: D= 244±10 pc (Hirota et al. 2007)
メーザー源の年周視差計測
H2O v.s. CH3OH (12 GHz) (, OH)
CH3OH (12 GHz)
maser sources
• W3(OH):
D= 1.95±0.04 kpc
(Xu et al. 2006)
• IRAS 19410+2336
(G59.7+0.1):
D= 2.2±0.2 kpc
(Xu et al. 2007)
M. Reid (in IAUS242)
“Kinematic distances
are sometimes wrong!”
銀河系内ミラ型変光星
周期ー光度関係の導出へ向けて
S Crt H2O maser
(Nakagawa et al. 2007)
銀河系内ミラ型変光星 P-L関係導出から
銀河系動力学構造解明へ
LMC
MW
VERAによる年周視差計測
当面: ~30 Mira H2O masers
最終的には 100 Miras 以上?
σm ~0.1 mag >>> σD/D~0.05
鹿児島大学1m光赤外線望遠鏡を
使った赤外線測光
(based on HIPPARCOS)
~500 Miras (~250 identified)
>>> 最終的には 10,000 Miras
(with KAG, OAO, IRFS/SIRIUS)?
SiO/H2O メーザースペクトルからの
正確な星の視線速度情報
(σv~10 km/s)
老星からの「宇宙の噴水」の起源は？
メーザー源の軌道をたどってみよう
Water fountain = stellar jet traced
by H2O maser emission
SPITZER/GLIMPSE
Image
(Deguchi et al. 2007)
W43A (Imai & Diamond 2007)
• 宇宙ジェットの第三のカテゴリ
• メーザー以外では中間赤外ーミリ波でしか見えないものもある
• 11天体 >>> 寿命~100年？
Astrometry
with the VLBA
Galactic
rotation
IRAS 19134+2131 (Imai, Sahai, & Morris 2007)
Annual parallax and
Galactic rotation
ⒸKagaya
7.5 kpc
Location and
motion
in the Galaxy
• Annual parallax distance: D = 8.0+0.9-0.7 kpc
• Location: (R, θ, z)=(7.4+0.4-0.3 kpc, 62±5 deg, 650+70-60 pc)
• 3D velocity (VR, Vθ, Vz) =(3+53-46, 125+20-28, 8+48-39 )[km/s]
Location and velocity in the Galaxy
Travel time from
the Galactic plane
 2.4 x 107 years
 M*< 8.6 M◉
• 双極構造を持つ惑星状星雲のscale height: <z>=100 pc
>>> 中心星はもともと大質量星らしい (Manchado 2004).
• 連星系だとしたら銀河回転から逸脱した運動もあり得る
• 単一中質量星でも進化末期に
双極ジェット（と赤道流）を駆動できる
(Blackman et al. 2001; S. Miyaji in private communication)
Run away from the Galactic plane
NGC 281 West
(Sato et al. 2007)
z~320 pc
V~30 km/s
Expansion of superbubble
HI map
(-65 km/s < VLSR < -25 km/s)
(Hartmann & Burton 1997)
NGC 281 West
HD5005
Chevalier (1974)
E0=5.3x1043n01.12vsh1.4Rsh3.12 ~3x1052 erg
Rsh[pc]=141[t/106yr]0.32 >>> t=12--14Myr
双極流＋YSO固有運動+年周視差
IRAS 16293-2422 in ρ Oph East
Imai et al. (2007)
• Annual parallax distance
D = 178+18-37 pc
YSO固有運動の分離
IRAS 16293-2422 in ρ Oph East
• VLAによる17年間
にわたる連続波源
固有運動の追跡
(Chandler et al. 2005)
– A1: (-1.9, -27.8)[mas/yr]
– A2: (-7.5,-16.1)[mas/yr]
※ 1mas/yr >> 0.76 km/s
• メーザースポット群
固有運動ー系統運
動
=スポット群
内部運
動
– H O: (-20.6,32.4)[mas/yr]
メーザー源内部運動=双極流
H2O masers on an
infalling-rotating disk
(Imai, Iwata & Miyoshi 1999)
奥
H2O masers along
a bipoler outflow
手前
(Imai et al. 2007)
Consistent configurations!
メーザー源アストロメトリの問題点: その１
• メーザー源内部運動との切り分け
– 天体の真の系統運動は？
– メーザー源内部の速度場を知りたい
– Astrometry & Astrophysics の両立不可欠
• 所詮、数が少ない
– トップレベルの距離／運動測定精度
– 観測対象の厳選が必要
• Mira P-L関係等、距離梯子精度の向上に貢献
• 代表的な星形成領域中のメーザー源数個ずつ
• 各方面／MW構成要素に数10個ずつ
– 離角2度以内に位置参照 quasars を見つけること
メーザー源アストロメトリの問題点: その２
• 肝心な天体にメーザー源がない！
– 案外そうでもないかもしれない (c.f. SiO メーザー源）
– IRAS 点源カタログ: 感度／位置精度不足
>>> SPITZER/AKARI 点源カタログに期待
SiO/H2O
masers of
RSG in
young
clusters
(Nakashima &
Deguchi 2006)
VERAアストロメトリの現在と将来
• 現在 (2007年5月まで）
– 精度向上／自動解析化への努力
• 誤差要因（大気など）の把握／測定／対策／解析ソフト開発
• 感度向上：広帯域化／両円偏波化／新相関器
– 定常的観測局運用
• メーザー源アストロメトリ： ~30天体／年、 ~20天体／月
• 測地VLBI（局座標監視）： 24時間／3週 >>> σ~2mm
• 参照電波源探査
• これから（ここ2ー3年間の課題）
– 高精度アストロメトリ(σ~10μas)／自動解析法の確立
– ~100天体／年の年周視差計測
>>> Dynamic scheduling の導入
– 微弱 H2O/SiOメーザー源の観測

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