对异常的观察微波发射从HII区域

文摘

我给一个总结异常的观测微波发射(AME) HII区域。AME被检测到,或附近的,HII区域。鉴于测量准确SEDs困难在一个广泛的频率和在复杂的环境中,许多这样的检测需要更多的数据来证实他们发出重要的AME。的贡献从光学厚的免费排放UCHII地区在某些情况下也可能是重要的。AME发射率,定义为100 AME亮度的比值μm亮度,是与价值在高纬度地区扩散卷在一些地区,但显著降低。然而,这个值是依赖于尘埃温度。更多的数据,这在高频率(>~5 GHz)和高分辨率(~1′或更好)需要解决此类复杂地区的发射过程。

1。介绍

HII区域指的是周围环境最巨大的恒星(O和B型),这是热得足以产生强烈的紫外线辐射,可以电离气体。HII区域通常在大型分子云形式,通常在集群(由于触发恒星形成),因此也伴随着大量的尘埃颗粒。异常微波发射(AME),如果由于旋转电偶极辐射尘埃1),需要一个大列的尘埃颗粒(人口最小的尘埃颗粒或多环芳烃)和旋转机制刺激这些谷物,例如,等离子体阻力和光子。由于这些原因,HII区域可能是一个好地方去寻找AME。事实上,有证据表明,光离解区域边缘(一同)通常发现HII区域/分子云AME发射器(也许是好的2,3]。反驳包括多环芳烃的消耗近HII区域的中心,他们在其他形式的连续发射强烈释放,尤其是免费(热bremmsstrahlung)和热尘埃辐射。

在本文中,我概述的连续辐射和当前观测的AME HII区域。我将讨论一些问题与测量AME HII区域,包括校准、ultracompact的贡献(UCHII)地区,并辐射率的定义。

2。观察HII区域

2.1。古典HII区域的种子

HII区域SEDs的一般形式(无线电远红外连续)被认为是很好理解的。图1展示了著名的猎户座星云的SED (M42) HII区域,通过测量包括许多不同的实验普朗克(4]。是典型的光谱形状HII区域。在无线电波长(频率~ 1 GHz ~ 100 GHz)它是由免费排放温暖电离气体。这通常是表达的透明度,免费可以近似,这在无线电波长(5]

强度正比于排放指标,定义为的积分平方沿着视线的电子密度。超过一定“营业额”频率(即,;光学薄),免费排放几乎平坦的通量密度谱()。在较低的频率,尤其是更稠密(年轻和紧凑HII区域)pc厘米⁻⁶厚,发射光()和光谱。

在频率≥~ 100 GHz,黑体辐射尘埃颗粒~ 10 - 100 K占主导地位。热尘埃光谱经常被修改后的黑体parameterised函数,,典型的发射率值指数β~ + 1.8 Rayleigh-Jeans尾(对应)和一个高峰在100 ~ 3000 GHz (μ米)。同时,HII区域周围的尘埃温度通常是温暖(~ 30 - 80 K)相比,分散卷(~ 18 K) (6]。

2.2。观察的AME HII区域

搜索AME,本质上是寻找过多的发射频率~ 30 GHz。AME通常是发现在频率范围~ 60 GHz non-AME组件是较弱的地方。同时,理论模型的旋转的尘埃往往峰值频率附近30 GHz (1]。表1总结了观测的AME HII区域装备(我们专注于观察,发现AME或放置在AME上限。我们不包括反射星云的结果或PNe。存在许多其他观察频率相关AME的文学,其中大多数没有显示明显的AME签名(大多数都是在相对高角分辨率仪器如GBT,,和“外国人侵权索赔法案”))。我们列表的频率范围内,近似角尺度(的实验或来源,哪个是最大的),AME显著性水平(σ_AME)和辐射率(),定义为AME亮度相对100年μ亮度,在单位的μK / (MJy / sr)。是有序列表的近似AME检测显著性水平。

3所示。讨论

3.1。检测的可靠性

AME的测量HII区域显然是一个艰巨的任务。必须记得,测量准确的通量密度在一个广泛的频率,尤其是长地区的复杂背景(通常情况下银河HII区域)是非常困难的。低角分辨率观察,免费和粉尘排放区域重合,因此很可能是总通量的一小部分。减去免费说1%的精度依赖于绝对通量尺度精度很好。(大多数天文数据是准确到几%和许多旧数据是好~ 10%或者更糟!)甚至更多的问题是数据的比较广泛的角分辨率,特别是干涉数据单碟相比,应对不同的角尺度变化和难以量化(除非详细模型可用的来源)。

鉴于上述问题,必须谨慎,因为大多数的检测表中列出1(即不是非常重要。~ 5σ或以下)。最清晰的检测来自源g159.6 - 18.5在珀尔修斯的分子云。然而,这实际上是一个非常弱的HII区域相对于从较大的周边地区(dust-correlated发射普朗克AME来源实际上是位于g160.26 - 18.62)。因此只有很小一部分免费排放(≈总数的10%)大规模的通量。环境因此不同其他HII区域,或许不应该与其他HII区域。

从表中列出的其他HII区域1他们中的一些人可能是伪造的检测。LPH96 201.663 + 1.643是第一个声称AME的检测14)基于频谱从5到10 GHz上升。不过,后来证明这个结果可能是假的,没有观察到AME 31 (2 GHz的上限24%σ)[15]。的确,有请私人通信Doug Finkbeiner透露,这个来源的后续观测GBT没有证实光谱月初观察上升。同样,分析W40使用SED的威尔金森微波各向异性探测器1年的数据(12)建议W40可能会有重大的AME多余的33个GHz。然而使用WMAP 7再分析数据,结合高分辨率CBI数据,无法证实任何重大偏离一个光学薄免费光谱(13]。检测RCW49 [11)可能是有争议的基础上的可靠性和稀缺性低频率(1 - 15 GHz)数据。如果要删除数据点在14.7 GHz,恰好是低于其他数据,然后检测31 GHz的意义~ 2σ。最后,分析了涉及样本的平均结果HII区域(例如,10,11)可能会造成误导,因为分类学错误(例如,校准和背景减法)可以成为主导。

显然,更多的数据的频率范围和角分辨率要求确认,提高精度的量化AME。

3.2。从UCHII紧凑与扩展区域和贡献

进化的SED扩散HII区域(pc厘米⁻⁶)通常是光学薄~ 1 GHz以上。然而,非常紧凑HII区域,厘米的电脑⁻⁶(ultracompact (UCHII)和hypercompact (HCHII))可以有~ 15 GHz频率的营业额和更高。这些很难检测以更低的频率。附近的电离区域与角大小~ 1 ~ 10 000 K′′可能最大通量密度的~ 10司法院30 GHz虽然大多数在< 1司法院(17]。因此可能AME(或部分)从HII区域可以由UCHII地区营业额~ 15 - 40 GHz。

估计的贡献UCHII有点困难。方法包括使用高分辨率的无线电数据来推断通量密度的点光源假设一个给定的EM和角大小(例如,Perrott et al .,这个问题)或者使用Hα(5]和/或无线电复合线(年代)的数据(18]。另一种方法是使用一个经验关系100年的比率μ通量密度,,2厘米(15 GHz)无线电通量密度,,从7)测量值在1000年和360000年之间,没有UCHII地区低于1000;中间值~ 3000 - 5000。我们应用这种方法的珀尔修斯,S140 S235 AME区域估计最大UCHII通量密度,,假设。

识别UCHII候选人在附近的这些HII区域,我们使用colour-colour关系(19]谁发现UCHII地区倾向于ira色彩的比率和。虽然这种方法被发现是非常有用的寻找UCHII的大部分地区,它还选择non-UCHII的大部分地区,比如云核较低质量的恒星(20.]。这因此服务是一个非常保守的上限UCHII的贡献,更有可能被显著高估的几个因素。

图2显示的颜色匹配ira点源目录(PSC v2.1)三个AME地区。UCHII候选人比率和右手边,相应的情节(用虚线)。我们忽略了来源归类为银河系外的(ira IDTYPE 1)或只有上限或60μm。有几个UCHII候选人在每个与广泛的三个区域通量密度。总结这些每个地区,和假设为0.52,14.3,和7.9司法院珀尔修斯,S140 S235,分别。这对应于上限的AME的分数可能是由于UCHII ~ 15 - 30 GHz频率的< 4%(珀尔修斯),< 102% (S140)和< 122%。珀尔修斯的来源,UCHII的贡献可以忽略不计。但AME检测到两个明亮的HII区域(S140和S235),这可能是由于UCHII。然而,这是一个非常保守的上限。高分辨率观测(如与AMI 15 GHz;看到Perrott et al .,这个问题)表明,大多数的AME实际上是分散,因此不太可能由UCHII主导。然而,可能来自UCHII地区的贡献不容忽视。

3.3。AME HII区域的辐射率

dust-correlated AME来自招商银行的第一检测实验测量天空银河高纬度,因此作者经常计算尘埃“辐射”的无线电亮度相对于尘埃模板映射。这导致IRAS 100的使用μm地图作为预测的AME振幅辐射中定义这些术语,具体地说,在单位的μK / (MJy / sr)。典型值分散卷在银河高纬度~ 10μK / (MJy / sr) ~ 2倍的变化(21];这对应于大约司法院33每3000司法院100 GHzμm。

表1列出了AME尘埃辐射率,AME的亮度温度相对于100年μ亮度,转化为单位μK / (MJy / sr)。虽然不确定性很大,似乎AME的发射率与高纬度值,但平均较低较高纬度价值(和仍然低于英仙座AME地区)。更引人注目的是,上限从紧凑的样本观察到AMI (16),也从W40建议上限AME发射率至少一个数量级更低。

这个令人惊讶的结果可以被理解的不同HII区域附近的环境。最重要的是缺乏最小的尘埃颗粒(多环芳烃)已知耗尽HII区域内(例如,22])。如果AME是由于旋转的尘埃颗粒这将严重减少AME亮度以来最小的谷物生产的大部分旋转粉尘通量。其他因素也可能造成如星际辐射场和离子的分布。

最后,我们指出,尽管100年的μm发射率是一个方便的数量,它可以显著地区偏见尘埃温度高于平均水平。100年μm强度是尘埃温度非常敏感。例如,相比平均尘埃温度为18.1 K, 22 K值100μm高强度的一个因素4倍,而对于30 K是23倍的因素(见掌控等。这个问题)。HII区域已知温暖的尘埃,通常30 - 80 K,因此AME发射率自然会更低。这也许可以解释中观察到明显降低值更紧凑的地区,这将是明显。更好的发射率的定义是使用列密度或,等价于热尘埃光学深度(12]。

4所示。结论

HII区域是一个有趣的地方寻找AME。到目前为止,已经有很多的检测HII区域(或附近的HII区域)。然而,测量准确SEDs宽频率范围,除了复杂的环境和明亮的连续体的存在(例如,免费,热尘埃)发射使这是一个非常艰巨的任务。此外,光学厚的存在来自UCHII地区的免费排放可能导致一些地区的AME的一部分。然而,AME辐射与分子云的更健壮的检测和弥漫性卷,虽然平均较低;在一些HII区域只有AME上限。更多的数据,特别是在更高的分辨率和高频率(> 5 GHz)是必要的。

确认

c·迪金森承认STFC先进奖学金,EC居里夫人伊斯兰革命卫队格兰特的FP7,之下开始和一个伦理委员会批准号307209年。

引用

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