[論文レビュー] Circular polarimetry reveals helical magnetic fields in the young stellar object HH 135-136

A. Chrysostomou, P. W. Lucas+1 more|ArXiv.org|Oct 31, 2007

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 10被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、近赤外線円偏光測定とモンテカルロモデルを用いて、若い星形成対象HH 135-136の双極性噴流における磁場が大距離にわたりヘリカル構造を示すことを実証した。ヘリカルな磁場幾何学的構造は、噴流をコリメートするために必要な磁気圧を提供するものであり、これは、吸着円盤からの角運動量の除去に不可欠であるという仮説を支持する。

ABSTRACT

Magnetic fields are believed to have a vital role in regulating and shaping the flow of material onto and away from protostars during their initial mass accretion phase. It is becoming increasingly accepted that bipolar outflows are generated and collimated as material is driven along magnetic field lines and centrifugally accelerated off a rotating accretion disk. However, the precise role of the magnetic field is poorly understood and evidence for its shape and structure has not been forthcoming. Here we report imaging circular polarimetry in the near-infrared and Monte Carlo modelling showing that the magnetic field along the bipolar outflow of the HH 135-136 young stellar object is helical. The field retains this shape for large distances along the outflow, so the field structure can also provide the necessary magnetic pressure for collimation of the outflow. This result lends further weight to the hypothesis - central to any theory of star formation - that the outflow is an important instrument for the removal of high-angular-momentum material from the accretion disk, thereby allowing the central protostar to increase its mass.

研究の動機と目的

• 若い星形成対象HH 135-136の双極性噴流における磁場構造を調査すること。
• 磁場が原始星の噴流をコリメートし形状づける役割を果たしているかどうかを特定すること。
• 磁場が吸着円盤からの高角運動量物質を除去することで、原始星の質量吸着を可能にするという仮説を検証すること。
• 原始星の噴流における磁場の幾何学的形状と持続性に関する観測的証拠を提供すること。

提案手法

• 散乱光における円偏光の度合いとヘリシティを測定するために、HH 135-136の噴流に対して近赤外線領域での円偏光測定を実施した。
• 偏光データを分析して、噴流領域における磁場ベクトルの向きと幾何学的構造を推定した。
• 磁場に整列したダスト粒子による光の散乱を模擬するため、モンテカルロ放射線輸送モデルを用いた。
• 観測された偏光パターンに一致するようにモデルを調整し、磁場構造を制約した。
• ヘリカルな磁場幾何学的構造が観測結果と整合するかを、他の磁場配置と比較して検証した。
• 解析は、噴流軸に沿った磁場構造の空間的広がりと安定性に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HH 135-136の双極性噴流における磁場の幾何学的構造は何か？
• RQ2 磁場は噴流軸に沿って大距離にわたり一貫した形状を保っているか？
• RQ3 観測された偏光パターンはヘリカルな磁場配置によって説明可能か？
• RQ4 磁場構造は噴流のコリメーションに十分な圧力を提供できるか？
• RQ5 磁場は吸着円盤内の角運動量輸送にどのように寄与しているか？

主な発見

• HH 135-136の噴流における磁場は、噴流軸に沿って大距離にわたり安定したヘリカル構造を示している。
• ヘリカルな磁場幾何学的構造は、近赤外線領域での観測された円偏光パターンと整合的である。
• 磁場は噴流のコリメーションに十分な圧力を提供しており、その形状づけにおける役割を支持する。
• 噴流がまだコリメートされている距離領域でも、磁場構造は一貫性を保っているため、長期的な安定性が示唆される。
• 理論的枠組みである、星形成過程において磁場が吸着円盤からの角運動量の除去に不可欠であるという仮説を支持する。
• 本研究の結果は、原始星の噴流における磁場によるコリメーションメカニズムに関する直接的な観測的証拠を提供する。