[論文レビュー] Interstellar magnetic cannon targeting the Galactic halo : A young bubble at the origin of the Ophiuchus and Lupus molecular complexes

Jean‐François Robitaille, Anna M. M. Scaife+6 more|UWA Profiles and Research Repository (University of Western Australia)|Jul 11, 2018

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 63被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、銀河のハローにおける若年性の超新星駆動バブルが磁化されたHIクラウドを高銀緯度へ加速する『磁気カノン』メカニズムを提案し、従来の銀河ファンネルモデルに挑戦する。偏光ラジオおよびダスト放射、−100 km s⁻¹におけるHIクラウド、X線噴流の観測がこのモデルを支持しており、おおかやう座およびルプス分子複合体がバブルの拡張と磁場圧縮と関連している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We report the detection of a new Galactic bubble at the interface between the halo and the Galactic disc. We suggest that the nearby Lupus complex and parts of the Ophiuchus complex constitute the denser parts of the structure. This young bubble, < 3 Myr old, could be the remnant of a supernova and expands inside a larger HI loop that has been created by the outflows of the Upper Scorpius OB association. An HI cavity filled with hot X-ray gas is associated with the structure, which is consistent with the Galactic chimney scenario. The X-ray emission extends beyond the west and north-west edges of the bubble, suggesting that hot gas outflows are breaching the cavity, possibly through the fragmented Lupus complex. Analyses of the polarised radio synchrotron and of the polarised dust emission of the region suggest the connection of the Galactic centre spur with the young Galactic bubble. A distribution of HI clumps that spatially corresponds well to the cavity boundaries was found at V_LSR ~ -100 km/s. Some of these HI clumps are forming jets, which may arise from the fragmented part of the bubble. We suggest that these clumps might be `dripping' cold clouds from the shell walls inside the cavity that is filled with hot ionised gas. It is possible that some of these clumps are magnetised and were then accelerated by the compressed magnetic field at the edge of the cavity. Such a mechanism would challenge the Galactic accretion and fountain model, where high-velocity clouds are considered to be formed at high Galactic latitude from hot gas flows from the Galactic plane.

研究の動機と目的

• おおかやう座–ルプス領域における約−100 km s⁻¹の高速HIクラウドの起源を調査する。
• 若年性の銀河バブルと銀河ハローにおける分子複合体の形成との関連を検討する。
• 磁場と衝撃波圧縮が磁化されたクラウドを加速できることを評価し、銀河ファンネルモデルの代替案を提示する。
• 偏光ラジオおよびダスト放射を分析して磁場構造をトレースし、衝撃波フロントと一致するかを検証する。
• HIキャビティ、X線放射、および分子雲の運動学的・空間的関係を特定する。

提案手法

• S-PASS 2.3 GHz偏光ラジオシンクロtronデータを用いて磁場構造と偏光特徴をマッピングした。
• Planck 353 GHzダスト偏光マップを分析し、磁場の向きと銀河中心スパイラルとの中接続性を追跡した。
• 大規模な調査から得たHIデータを検討し、VLSR ≈ −100 km s⁻¹のクラウドを特定し、バブルのキャビティ境界と空間的に相関するかを評価した。
• ChandraおよびXMM-Newton望遠鏡からのX線放射とHIキャビティを照合し、バブル内部に高温ガスが存在することを確認した。
• HI、ラジオ、X線データからの運動学的および形状的制約を用いてバブルの拡張をモデル化した。
• 磁気カノン仮説を評価するため、キャビティ縁における圧縮された磁場が磁化クラウドを加速できるかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたVLSR ≈ −100 km s⁻¹の高速HIクラウドは、若年性の超新星駆動バブルからの加速によって説明可能か？
• RQ2 銀河中心スパイラルと新たに発見された若年性バブルとの間に物理的かつ磁場的関連があるか？
• RQ3 偏光ラジオおよびダスト放射の特徴は、バブル拡張に起因する衝撃波フロントと整合する磁場圧縮を示唆するか？
• RQ4 ルプス分子複合体の破壊が、キャビティを貫通する観測されたX線噴流を説明できるか？
• RQ5 磁気カノンメカニズムは、高速雲の起源について銀河ファンネルモデルの妥当な代替案を提供できるか？

主な発見

• 若年性の銀河バブル（≤3 Myr）が、銀河ディスクとハローの境界に位置し、距離は約140 pcであることが特定された。
• バブルはX線放射を示すキャビティと、上スクーリウスOB協同団体に起因するより大きなHIシェルと関連しており、銀河チムニー・モデルと整合的である。
• VLSR ≈ −100 km s⁻¹のHIクラウドは、バブルのキャビティ縁と空間的に相関しており、シェルの壁から「滴る」ような冷たい雲を示している可能性がある。
• 偏光ラジオおよびダスト放射は、衝撃波フロントに垂直に整列した磁場構造を示しており、バブル縁における磁場圧縮を支持する。
• X線放射はバブルの西側および西北側の縁を越えて延長しており、高温ガスの噴流が破壊されたルプス複合体を通じてキャビティを貫通していることを示唆している。
• おおかやう座およびルプス分子複合体は、バブルの衝撃波によって取り込まれた物質から形成された可能性が高く、おおかやう座リッジは同様の出来事に起因する可能性がある。