[論文レビュー] The Magnetic Field of the Milky Way Galaxy

J. C. Brown|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、ミルキーウェイ銀河の磁場に関する現在の理解をレビューし、Faraday回転やシンクロtron偏光といった観測技術に焦点を当て、広帯域電波調査（例：CGPS、SGPS、GALFACTS、ASKAP、GMIMS）が回転測定合成を用いて、高解像度・大規模な銀河磁場マッピングを可能にし、その構造と動態に関するモデルの大幅な向上をもたらしていることを強調している。

ABSTRACT

Cosmic magnetic fields are an integral component of the interstellar medium (ISM), having influence on scales ranging from star formation to galactic dynamics. While observations of external galaxies offer a `birds-eye-view' of magnetic fields within galaxies, it is equally important to explore the magnetic field of our own Milky Way Galaxy, which offers a more detailed, albeit more complicated view. Over the past decade there has been a significant increase in interest in the Galactic magnetic field, fueled largely by innovations developed through the Canadian Galactic Plane Survey. In this paper, I review the current state of understanding of the Galactic magnetic field, and discuss briefly new and future observations that will provide exciting new insights about the field.

研究の動機と目的

• ミルキーウェイ銀河の大規模磁場構造に関する知識の統合を図ること。
• 磁場が間接的検出可能であるため、宇宙磁場を探査するにあたり生じる主な観測的課題を特定すること。
• 新しい広帯域電波調査が磁場モデリングおよび解像度の向上に与える影響を評価すること。
• Faraday回転および偏光放射が銀河磁場マッピングにおいて果たす役割を強調すること。
• 次世代電波望遠鏡（例：ASKAP、SKA）を用いた宇宙磁気の理解の今後の展望を概説すること。

提案手法

• 外部銀河からの線形偏光放射のFaraday回転を用いて、視線方向の磁場成分を推定する。
• 回転測定（RM）合成を適用して、個々の視線方向に沿ったFaraday深さ構造を分離し、3次元磁場再構成を可能にする。
• 高帯域幅・多チャンネル電波調査（例：CGPS、SGPS、GALFACTS、ASKAP、GMIMS）に依存して、源の密度と感度を向上させる。
• 単一アンテナとアパーチャ合成望遠鏡のデータを統合して、全天にわたる拡散偏光放射をマッピングする。
• RM式：ψ = λ² × RM = λ² × 0.182 ∫ ne B·dl を用いて、観測された回転と磁場強度・電子密度の関係を定式化する。
• 偏光星光、ダスト放射、シンクロtron放射の結果を統合して、磁場形状の相互検証を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ミルキーウェイの磁場の大規模構造は何か？ また、銀河ディスクおよびハロー領域にどのように分布しているか？
• RQ2 外部銀河からのFaraday回転測定は、銀河平面における磁場配置をどの程度制約するか？
• RQ3 広帯域分光偏光測定およびRM合成は、個々の視線方向に沿った磁場構造をどの程度解像できるか？
• RQ4 次世代調査による高密度RMカタログは、磁場モデリングにどのような向上をもたらすか？
• RQ5 内銀河と外銀河における磁場特性の違いは何か？ また、それらは磁場生成と進化に関する何を明らかにするか？

主な発見

• カナダ銀河平面調査（CGPS）と南銀河平面調査（SGPS）により、外部銀河の回転測定（RM）の数が著しく増加した。SGPS領域では148の源がマッピングされ、源密度が1平方度あたり0.5にまで上昇した。
• 広帯域データにRM合成を適用することで、視線方向に沿ったFaraday成分の分離が可能になり、疎な源分布を超える解像度が向上した。
• グローバル磁気イオン体マップ調査（GMIMS）は、0.5°解像度と1.5 GHz帯域幅で全天をカバーし、ディスク・ハロー遷移領域および小スケール磁場構造の詳細な研究を可能にした。
• GALFACTSは、300 MHz帯域で数百分の1のスペクトルチャンネルを用いて、約10万件の外部銀河RMのカタログを生成することが予想され、源密度とスペクトル解像度が飛躍的に向上する。
• ASKAPは、300 MHz帯域幅で16,000の周波数チャンネルを用いて、300万件の外部銀河RMを提供すると予想され、未曾有の大規模磁場マッピングが可能になる。
• これらの新規調査は、銀河磁場モデルの信頼性を高めるとともに、銀河的および銀河間磁場を研究する新たな道筋を開いた。