45mの新装置(40GHz)計画と磁場測定の重要性

中村文隆（国立天文台理論研究部）

tenths of a pc

Our Galaxymolecular cloud

Schematic Diagram of Star Formation in our GalaxyRole of supersonic turbulence and magnetic field

10’s of kpc 10’s of pc

Free fall rate of GMCs ~ 500M8

/yr

Actual Galactic SFR ~ a few M8

/yr

Zuckerman & Evans (1974)

Star formation is inefficient process!

Current Status of Star Formation Study

• Extremely Slow star formation

• Rapid star formation

Shu

Hartmann (1999)

Star formation is completed in a turbulence crossing time.

Star formation lasts for many dynamical times.Strong magnetic field

Supersonic turbulence

Stone et al. (1998)Mac Low (1999)

・Slow star formation modelInterplay between magnetic field and turbulence

Time

Turb

ule

nt

en

erg

y

Our SF model

Clustered SF vs Distributed SF

4

磁化した分子雲コアの力学進化

亜臨界雲

(Magnetically Subcritical)

M < Mmag

磁束

2/113.0

GMmag

超臨界雲

(Magnetically Supercritical)

M > Mmag

磁気拡散

進化がゆっくり

進化が早い

(Tomisaka)

G /M (= B/N )= flux-to-mass ratio

5

分子雲に付随する磁場の観測 偏光観測（天球面に平行成分）

Tamura & Sato (1989)

0.5nB

MacLow & Klessen (2003)

flux magnetic ,13.02/1

G

Mcr

ゼーマン効果（視線方向に平行）

ＯＨゼーマンによる観測

ゼーマン効果

Effect) Zeeman Anomalous:1g

Effect, Zeeman Normal :1(g

factor Lande :g

(erg/G) 103.9cm4

eh

J- 1,J- , 2,-J 1,-J J, M

gMBEE

21

e

0M

磁場がない場合、原子のエネルギー準位は全角運動量Ｊの方向によらないが、磁場が存在すると方向性が現れ、縮退していたエネルギー準位が2J+1個に分かれる

1,0,1 m

磁気量子数ｍ間の遷移に対する選択規則

• 磁場に平行方向に円偏波した輝線（or 吸収線）で観測される

• ストークスＶパラメータ

Bg

)-sin(EE2V

))sin(2Icos(2)-cos(EE2U

))cos(2Icos(2E-EQ

VUQEEI

122010

122010

2

20

2

10

2222

20

2

10

ストークスパラメータ

分子等 周波数(GHz)

1Gあたりの分裂周波数(Hz/G)

HI 1.420 2.8

OH 1.665 GHz 1.665 3.27

OH 1.667 GHz 1.667 1.96

CCS 45.379 0.63

CN 113.5 2.18

分裂周波数

低周波で分裂周波数の大きい分子

ゼーマンが観測できる条件分裂周波数 ＞ ラインの周波数幅

低周波 ＝ 空間分解能悪いHI, OH = 低密度領域しか見えない

大きなゼーマン分裂を示す高密度トレーサーの分子輝線で線幅が小さくピーク強度が高い

ＨＩ， ＯＨ

星なしコア ＣＣＳ ４０“＠４５ｍ Shinnaga et al. (1999)

提案• CCSのゼーマン効果を用いて、太陽近傍の星形成領域（おうし座分子雲）の星なしコアに付随する磁場強度を測る

• コアの中心方向１点について精度の高い磁場測定を行う、１つのコア内の分布も知りたい

（１００μＧ以上の磁場を検出するのに１００時間要する）

（B=100 μＧの場合、R=0.05pcで2M8くらいのコアはmagnetically critical）

４５ｍへの提案• ４０ＧＨｚ帯の高感度受信機の開発

分解能は４０“

• 現在４５ｍには４０ＧＨｚ帯用のＳＩＳ受信機が搭載 システム雑音～２００Ｋ単一偏波のみ

• 最先端のＨＥＭＴ増幅器 ＮＲＡＯの協力

左右円偏波同時観測

システム雑音～５０ＫNRO45mのZ-machine