적외선 분광 관측을 통해 본 우리은하 중앙분자구름대의 물과 메탄올 얼음 분포

Abstract

본 연구의 목적은 우리 은하 중심(Galactic Center; GC)의 중앙분자구름대 (Central Molecular Zone; CMZ)에 위치한 천체들의 근적외선 및 중적외선 분광 관측 분석을 통하여, 이 지역의 얼음 분포와 천체들의 화학적 특성을 알아봄에 있다. 천체 관측은 하와이 마우나케아에 있는 Infrared Telescope Facility (IRTF) 망 원경과 SpeX 분광기를 이용하였다. 관측된 천체는 총 119개이다. 표본 천체들은 평균 33 등급의 소광 값을 가졌으며, 이에 비례하는 3.4 μm 탄화수소 흡수대의 광학적 깊이 값이 나타났다. 대다수 천체들이 M 형 스펙트럼과 일치하는 형태를 보였고, 온도가 낮은 거성 별에서 나타나는 2.3 μm CO 흡수대를 나타내었다. 약 10 %의 천체에서 강한 물(H2O) 얼음 흡수대가 나타났고, 그중 6개의 천체에서 3.535 μm 메탄올(CH3OH) 얼음 흡수대가 나타났다. CH3OH 얼음 흡수대의 광학적 깊이 값이 젊은 항성체(Young Stellar Object; YSO) 판별에 사용된 15.4 μm CO2 얼 음 흡수대의 광학적 깊이 값과 비례하였으며, 이는 15.4 μm CO2 얼음 흡수대가 CO2 얼음과 풍부한 CH3OH이 혼합되어 나타나게 됨을 뒷받침해 준다. 본 연구의 관측 결과는 젊은 항성체의 외피(envelope)의 시선 방향에 놓인 배경 거성을 통하여 중앙분자구름대에 CH3OH 얼음이 젊은 항성체에 국지화되어 존재함을 제시해 준다.;To study the environmental characteristics of the Central Molecular Zone (CMZ), the central 300 pc region of the Galactic Center (GC), we obtain 2–4 μm spectra of 119 red point like sources using NASA IRTF/SpeX at Maunakea in 2009, 2011, and 2017. We find that most of the sample spectra show CO bandhead absorptions at 2.3 μm, tagging them as bright (super-)giants. Despite this photospheric signature, however, about 10% of the sample exhibit a strong absorption at 3 μm from H2O ice, which makes them distinct from the rest of the sample with significantly weaker absorptions. Six of them also show signatures of CH3OH ice absorption at 3.535 μm. Furthermore, the amount of CH3OH ice correlates with the 15.4 μm absorption of CO2 ice, which was postulated to build up by ice mixture with CH3OH. This observation suggests that they are background (super-)giants in projection to an extended envelope of a young stellar object or a dense cloud core in the region, and supports our previous notion of localized CH3OH-rich ices in the CMZ.