[論文レビュー] Detection of Large-Scale Cosmic Magnetic Fields

Jounghun Lee, Ue‐Li Pen+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2009

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、SDSSの光度赤方偏移銀河カタログと電波源のファラデー回転計測値の相互相関を用いて、銀河間空間における大規模で一貫性のある宇宙磁場の観測的証拠を提示している。1 Mpc/h以上の距離で高密度領域を通過する視線において、回転計測値に顕著な増加が観測され、1 Mpc/hスケールで平均強度約30 nGの銀河間磁場が存在することを示している。

ABSTRACT

Observational evidence for the existence of cosmic magnetic fields in intergalactic space coherent over Mpc scales is presented. Using an unprecedentedly large sample of Faraday rotation measures of radio sources from the NRAO VLA Sky Survey data and the photometric redshift galaxy catalog from the sixth Data Release of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), we measure the cross-correlations between the rotation measures and the galaxy density field distributed along the source sightlines. It is shown that the rotation measures for sightlines passing through high density regions at separation r >= 1 Mpc/h from the locations of background radio sources are significantly enhanced. We discuss possible generators of this enhancement and interpret it to be intergalactic magnetic fields coherent over 1 Mpc/h with mean field strength B~30 nG.

研究の動機と目的

• 銀河団を超えた大規模で一貫性のある磁場が銀河間空間に存在するかを調査すること。
• 宇宙磁場が銀河間媒体においてメガパーセク（Mpc）スケールにまで及んでいるかを特定すること。
• 回転計測値と銀河密度の観測的相互相関を用いて、銀河間磁場の強度と一貫性を測定すること。
• 高密度領域におけるファラデー回転計測値の増加を引き起こす物理的メカニズムを同定すること。

提案手法

• 背景電波源のファラデー回転計測値の、NRAO VLAスカイサーベイ（NVSS）から得られた、前例のない大規模なサンプルを用いた。
• スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）の第6データリリースから得た光度赤方偏移銀河カタログデータと回転計測値データを統合した。
• 各電波源への視線方向におけるファラデー回転計測値と銀河密度場との間の相互相関を計算した。
• 1 Mpc/h以上の投影距離 r における相関強度を分析し、一貫性のある磁場シグナルを検出するためのものであった。
• 高密度領域における回転計測値の増加の有意性を評価し、磁場の一貫性と強度を推定した。
• 統計的モデリングを用いて、磁場寄与と他の天体物理学的要因を区別し、一貫性のある磁場がデータを最もよく説明すると結論した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宇宙の網構造において、銀河間磁場は少なくとも1 Mpc/hスケールにまで及んでいるか？
• RQ2 大規模な距離において、ファラデー回転計測値と銀河過密度の間に測定可能な相関があるか？
• RQ3 低密度および高密度の銀河間領域における大規模一貫磁場の推定強度は何か？
• RQ4 観測された回転計測値の増加は、局所的またはランダムな磁場源ではなく、一貫性のある磁場によって説明できるか？
• RQ5 このような大規模で一貫性のある磁場を生成する物理的メカニズムは何か？

主な発見

• 1 Mpc/h以上の投影距離で高密度領域を通過する視線において、ファラデー回転計測値に顕著な増加が観測された。
• 回転計測値と銀河過密度の相関は、1 Mpc/hを超える距離で最も強く、大規模な一貫性を示している。
• データは、1 Mpc/hスケールで一貫性を持つ銀河間磁場が存在することを支持しており、平均磁場強度は約30 nGである。
• 回転計測値の増加は、局所的またはランダムな磁場では説明できず、大規模で一貫性のある起源であると示唆している。
• 相互相関シグナルは頑健で、統計的に有意であり、銀河間媒体に一貫性のある磁場が存在することを支持している。
• 本研究は、銀河団を越えて大規模スケールで一貫性のある宇宙磁場が存在することを示す、最初の直接的観測的証拠を提供している。