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우리은하의 중심부에서 관측되는 다환방향족탄화수소의 분광학적 특성

우리은하의 중심부에서 관측되는 다환방향족탄화수소의 분광학적 특성
Other Titles
Mid-Infrared Spectroscopic Properties of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Central Molecular Zone of the Galactic Center
Issue Date
교육대학원 지구과학교육전공
이화여자대학교 교육대학원
성간 공간에 흔히 존재하는 다환 방향족 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons; PAHs)는 자외선이나 가시광선 범위의 파장을 흡수하여 적외선 범위의 파장을 방출하며 성간 물질의 물리 화학적 과정에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 적외선 스펙트럼에 나타나는 방출 밴드들을 통해 PAH의 종류와 분포 등을 추정할 수 있지만, 그동안 우리은하 중심은 적외선 분광 관측의 어려움으로 이를 상세히 알아보기 어려웠다. 본 연구에서는 스피처 우주 망원경(Spitzer Space Telescope)으로 관측하여 얻은 우리은하 중심의 적외선 스펙트럼으로부터 PAH로 인한 방출 밴드들의 집합으로 알려져 있는 7.7μm PAH 콤플렉스, 11.3μm PAH 콤플렉스, 12.7μm PAH 콤플렉스, 17μm PAH 콤플렉스의 플럭스 강도를 추출하여 조사하였다. PAH 콤플렉스는 파장에 관계없이 우리은하 중심 전체에 걸쳐 두루 관측되지만, 곳에 따라 강도가 최대 1000배 까지 바뀐다. PAH 콤플렉스들 간에는 상대적으로 강한 상관관계를 갖고 있어, 대체적으로 한 PAH 콤플렉스에서 큰 값을 가지면 다른 PAH 콤플렉스에서도 큰 값을 갖는다. 우리은하 중심의 7.7μm PAH 콤플렉스 강도는 [SIII] 33.5μm/[SiII] 34.8μm가 큰, 이온화가 많이 진행되는 지역에서 11.3μm PAH 콤플렉스나 12.7μm PAH 콤플렉스의 강도보다 상대적으로 큰 값을 가진다. 이는 Sgr B 지역에서 잘 나타난다. 17μm PAH 콤플렉스 강도는 [NeⅢ] 15.6μm/[NeⅡ] 12.8μm가 큰 값을 갖는, 주변에 짧은 파장 복사가 강한 곳에서 상대적으로 약화되고, [SIII] 33.5μm/[SiII] 34.8μm가 큰 값을 갖는, 즉 이온화가 많이 일어나는 곳에서 강화된다. 크기가 크고 단단한 구조를 지닌 PAH의 형성은 이온화가 많이 진행되고 짧은 파장에서의 강한 복사가 없는 지역에서 좀 더 잘 만들어진다고 추측해 볼 수 있다. 17μm PAH 콤플렉스의 플럭스 강도가 다른 PAH 콤플렉스의 플럭스 강도에 비해 강하게 나타나는 지역은 Arches cluster나 Sgr B2처럼 현재 활발히 별이 형성되고 있거나 나이가 매우 적은 성단 부근이다.;Mid-Infrared(MIR) emission from polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) are commonly observed in various astrophysical sites throughout the Milky Way Galaxy, and dominate MIR emissions from star-forming regions in nearby spiral galaxies. To better understand physical and chemical processes in the Central Molecular Zone(CMZ) of the Galactic center(GC), we extract MIR spectra of interstellar medium(ISM) for 152 lines of sight in the GC, which have previously been obtained using the Infrared Spectrograph(IRS) on board the Spitzer Space Telescope by An et al. (2009, 2011), and investigate observed characteristics of PAH emissions in the CMZ. We employ PAHFIT to estimate emission line strengths from several major MIR PAH complexes, such as those centered at 7.7μm, 11.3μm, 12.7μm, 17μm. Our spectra reveal that the strengths of these PAH complexes vary across the CMZ, but their ratios remain almost constant, suggesting a common origin of these features. Nevertheless, we find that 11.3μm and 12.7μm complexes generally show weak emissions in highly ionized regions such as in Sagittarius B complex or near Arches cluster, and exhibit a mild dependence of their strengths on [SIII] 33.5μm/[SiII] 34.8μm. Many lines of sight with strong 17μm complex emissions are also coincident with high [SIII] 33.5μm/[SiII] 34.8μm ratios. On the other hand, we find little evidence on the change of relative strengths of various PAH complexes with varying degrees of radiation hardness as traced by [NeⅢ] 15.6μm/[NeⅡ] 12.8μm.
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