[論文レビュー] Large-scale magnetic field in the Monoceros OB-1 East molecular cloud

Dana Alina, J. Montillaud+8 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2020

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、プランクのダスト偏光測定とCO線放出を用いて、モノケロスOB1イースト分子雲における大規模磁場をマッピングし、北側ではフィラメントと整列した秩序だてられた磁場構造、南側では複雑な磁場配向を明らかにした。フィラメントの衝突から生じるショック領域を特定し、南側では磁場がガスの流入を誘導している可能性があり、北側では重力に抗する力学的サポートを提供していることが示された。これらは磁場が雲の進化において重要な役割を果たしていることを強調している。

ABSTRACT

We study the large-scale magnetic field structure and its interplay with the gas dynamics in the Monoceros OB1 East molecular cloud. We combine observations of dust polarised emission from the Planck telescope and CO molecular line emission observations from the Taeduk Radio Astronomy Observatory 14-metre telescope. We calculate the strength of the plane-of-the-sky magnetic field using a modified Chandrasekhar-Fermi method and estimate mass over flux ratios in different regions of the cloud. We use the comparison of the velocity and intensity gradients of the molecular line observations with the polarimetric observations to trace dynamically active regions. The molecular complex shows an ordered large-scale plane-of-the-sky magnetic field structure. In the Northern part, it is mostly orientated along the filamentary structures while the Southern part shows at least two regions with distinct magnetic field orientations. We find that in the Northern filaments the magnetic field is unlikely to provide support against fragmentation at large scales. Our analysis reveals a shock region in the Northern part of the complex right in-between two filamentary clouds which were previously suggested to be in collision. Moreover, the shock seems to extend farther towards the Western part of the complex. In the Southern part, we find that either the magnetic field guides the accretion of interstellar matter towards the cloud or it was dragged by the matter towards the densest regions. The large-scale magnetic field in Monoceros OB-1 East molecular clouds is tightly connected to the global structure of the complex and, in the Northern part, it seems to be dominated by gravity and turbulence, while in the Southern part it influences the structuring of matter.

研究の動機と目的

• 複雑な星形成領域としての、モノケロスOB1イースト分子雲における大規模磁場構造を特徴づけること。
• 特にフィラメント構造を有する領域において、磁場とガス力学の相互作用を調査すること。
• 磁場が雲内の物質の支持や誘導に力学的に重要な役割を果たしているかどうかを特定すること。
• 多波長観測を用いて、磁場が雲の形態的特徴と進化に与える影響を評価すること。
• 磁場が南側領域でガスの流入を誘導し、北側領域で重力に抗する支持を提供するという仮説を検証すること。

提案手法

• 平面内の磁場配向をトレースするため、プランク353 GHzのダスト偏光放射データを用いる。
• 大丘電波天文台のCO（12COおよび13CO）線放出データを用い、ガスの運動・密度構造をマッピングする。
• 修正されたチャンドラセカール＝フェルミ法を適用し、平面内の磁場強度と質量磁束比を推定する。
• 分子線データの速度勾配と強度勾配を偏光データと比較し、動的活動領域を特定する。
• 速度勾配法（VGT）を用い、局所的な磁場方向をトレースする。この手法の原則は、アルヴェン乱流において速度勾配が局所的な磁場線に垂直になることにある。
• 磁場構造、フィラメントの形態、速度勾配の空間相関を分析し、力学的役割を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モノケロスOB1イースト分子雲における大規模磁場構造はどのようなものであり、雲のフィラメント構造とどのように整列しているか？
• RQ2 磁場は雲の北側および南側の領域でガス力学とどのように相互作用しているか？
• RQ3 磁場は北側のフィラメント領域で重力的崩壊から雲を支持しているのか？
• RQ4 南側領域の磁場は、雲への宇宙空間物質の流入を誘導または制御しているのか？
• RQ5 観測された磁場配向と勾配は、ショックまたは降着プロセスをどの程度示しているか？

主な発見

• モノケロスOB1イースト分子雲の北側では、フィラメント構造と整列した大規模で秩序だてられた磁場が観測された。
• 北側に位置する2つのフィラメント雲の衝突領域にショック領域が特定され、磁場構造は動的相互作用と整合的であった。
• ノース・メインおよびノース・イースタンのフィラメントにおける磁場は、もともとは一つの構造から発生した可能性が高く、ガスとともに一貫して進化したと示唆された。
• 南側領域では、磁場が少なくとも2つの異なる配向を示しており、複雑な力学的状態や複数の流入経路を示唆している。
• 南側の磁場は、宇宙空間からのガス流入を誘導しているか、または流入物質に引きずられ、支配的な形態的影響を及ぼしていると考えられる。
• 北側領域の磁場は、磁場とフィラメントに垂直な方向に重力に対して力学的に重要な役割を果たしており、支持を提供しているように見える。