风驱动原行星状星云的数值模拟。I. 近红外发射

为理解后 AGB 恒星的星周环境如何演化为行星状星云，我们采用改进的 ZEUS 代码启动对原行星状星云（pPN）的二维轴对称流体动力学模拟的系统研究。这项首要工作的目的在于比较进入静止环境介质中的长椭球状风的结构，其中两种介质均可为原子态或分子态。我们具体模拟产生减速壳层的早期双激波相。当原子风膨胀进入原子介质时，生长出厚实、形变且湍流的壳层。在所有其他情形下，由于分子冷却与化学作用，相互作用壳层区碎裂为径向突起。由此产生的指状结构消除了任何平行于壳层表面的整体滑移。这一粗糙表面意味着尽管推进速度很快，弱激波在气体激发中仍占主导。这或可解释为何在低激发椭圆 pPN 前向检测到低激发分子氢。我们利用风密度 $\mathrm{\sim10^{5}cm^{-3}}$ 与激波速度 $\mathrm{80\sim200\,km\,s^{-1}}$ 约束快速 $\mathrm H_2$ 风与 pPN 寿命的分子解离比例及时间尺度。我们识别出与 H$_2$ 近红外发射热激发相关的多种阶段。生成的线发射图与位置-速度图便于与后 AGB 巡天结果进行比较和区分。$\mathrm{1\to0 \, S(1)}$ $\&$ $\mathrm{2\to1 \, S(1)}$ 线为瓣主导弓形结构而非双极壳层。