우리은하 중심 방향에 놓인 행성상성운 후보의 근적외선 분광 관측

Abstract

그동안 우리은하 중심의 별 생성과 독특한 물리적 특성을 이해하기 위해 많은 연구들이 진행되었지만 중심부의 높은 광원 밀도와 항성간 먼지에 의한 소광 현상 때문에 은하 중심 천체들의 관측과 분석에는 어려움이 따른다. 이러한 이유로 우리은하 중심부에 존재하는 행성상성운에 대한 연구가 진행되지 못하였다. 최근 스피처 우주 망원경을 이용한 우리은하 중심부의 중적외선 분광 관측 자료에서 행성상성운 후보 SSTGC 588220와 SSTGC 580183이 우연히 발견되었다. 이를 위해 본 연구에서는 Gemini North 망원경의 GNIRS를 사용하여 고분해능 근적외선 분광 관측을 수행하였고 이를 통해 두 천체의 스펙트럼에서 수소와 헬륨의 강한 재결합 방출선들을 확인하였다. Paschen 𝛽와 Brackett 𝛾의 방출선을 사용하여 SSTGC 588220에 대하여 A_V ~ 20을 측정하였다. 반면 SSTGC 580183의 경우에는 Paschen 𝛽 선이 관측되지 않았기 때문에 하한값(A_V > 28)만을 계산할 수 있었다. 우리은하 중심부의 소광값이 평균 A_V = 30 등급인 것을 감안하였을 때 이들 천체들의 높은 소광값은 이들이 은하 중심부에 놓였을 가능성이 높음을 말해준다. 이에 덧붙여 스피처 우주 망원경 관측 자료의 스펙트럼에서 확인한 [S IV], [Ne III], [Ne V], [O IV]의 금지선들과 허블 우주 망원경의 Pa 𝛼 조사에서 관측한 SSTGC 588220의 확장된 고리 모양 영상도 이들 천체가 행성상성운임을 뒷받침한다. 이러한 결과는 기존에 알려진 행성상성운의 크기와 H𝛼 방출선의 표면 밝기 사이의 관계와도 잘 일치한다.;We estimate the distance from the near-infrared (IR) spectroscopy observation of candidate Planetary Nebulae (PNe) that were serendipitously found toward the Galactic center (GC). Although many studies are being conducted to understand the star formation in the GC and their unique physical characteristics, there are difficulties in observing due to the high light density and large foreground extinction toward the GC. As a result, there has been no observation and analysis of the PNe toward the GC. In a recent survey of the mid-IR spectroscopy observation of the GC using the Spitzer Space Telescope, candidates for PNe SSTGC 588220 and SSTGC 580183 were discovered accidentally. For the spectra of two candidate PNe, we conducted high-resolution near-IR spectroscopy observations using GNIRS on Gemini North and our spectra reveal strong Hydrogen and He I recombination lines. In one of the targets, we confidently detect Pa 𝛽 and Br 𝛾 emissions. Based on the two lines, we estimate a foreground extinction A_V ~ 20 mag for SSTGC 588220 and A_V > 28 mag for SSTGC 580183. Given the large foreground extinction toward the GC, our extiction estimates plausibly indicate that they are located at the GC distance. In addition, the presence of high excitation emission lines such as [S IV], [Ne III], [Ne V], and [O IV] detected in the mid-IR spectra from the Spitzer Space Telescope, and the extended emission in the Pa 𝛼 narrow-band image from the Hubble Space Telescope also supports our result. To validate the result, we used another independent method of determining the distance of PNe. Assuming the distances and extinction estimates were 8,000 pc and 30 amg and measuring the size and the flux of the two candidates, our measurements were applied to the relationship between the H𝛼 surface brightness and radius of the PNe, they were found to match. Therefore, our observations suggest that they are the first spectroscopically confirmed PNe in the GC.