Transcript HⅠ輝線観測による高銀緯分子雲の観測的研究

HⅠ輝線を用いた
高銀緯分子雲の観測的研究
國安 ヨハン
分子雲形成及び星形成
分子雲とは主に水素分子（H2）
からなる恒星誕生の場
分子雲は宇宙空間に広がる原
子ガス（主に中性水素ガス）から
形成される
しかし，どのように形成されるか
（起源・要因etc），詳しいことは
良くわかっていない
中性水素とは電離していない水
素のことで，天文学では[HⅠ]と
表記する
ところで，右図のようにガスが
徐々に収縮していく過程を
「分子雲の進化」と呼ぶ
原子ガス
HⅠ
分子雲
H2
分子雲
CO
恒星
高銀緯分子雲（銀河から離れた位置に存在する分子雲）
高銀緯領域：約｜b（銀緯）｜≧20°の領域
1.太陽系に近い MBM53～55の場合150pc程度（推定値）
2.視線方向上で他の天体と重なる可能性が低い
3.金属量が少ない（ハロー中に存在する為）
分子雲形成の研究に適している
今回は電波輝線（HⅠ）を用いて観測を行った
スペクトルとは
電波も可視光も電磁波の一種
電波は可視光と比べると波長が長い
太陽光をプリズムに通すと光が分散する
所々に暗線が見える
熱した塩化ナトリウムの光をプリズムに
通す
連続スペクトル
吸収線
輝線スペクトル
電波においても
・波長の長さが色に対応する（連続波という）
・決まった周波数で，様々な分子・原子に対
応するスペクトルがある
電波によるHⅠ輝線観測
電波領域におけるスペクトル線
HⅠ，CO，H2O，etc…
・これらのうち，HⅠの静止周波数は1.42GHzであり
アマチュア無線用の機材でも観測可能
自作2m電波望遠鏡
和歌山8m電波望遠鏡
観測機材の特性
自作2m電波望遠鏡
・分解能：9.61°（理論値）
・Tsys：1500～2500K
・帯域：25kHz
・積分時間：1sec
・検出限界感度：
(Tsys2000Kとして)22000Jy
・観測日時：9月22～27日
和歌山8m電波望遠鏡
・分解能：2°（理論値）
・Tsys：626K（観測当日）
・帯域：約15kHz（32MHz，
2048ch）
・積分時間:25sec
・検出限界感度：70Jy
・観測日時：9月29日
感度は，当然の事ながら8m電波望遠鏡の方が上
角度分解能，速度分解能も8mの方が上
開口能率はともに50%を想定（詳しい測定が必要）
1Jy=1.0＊10-26Wm-2Hz-1
観測結果（2m電波望遠鏡）
1420.500
1420.675
1420.775
1420.900
1420.675
1420.775
1420.900
1420.325
1420.325
1420.500
1420.225
1420.225
1420.450
1420.100
1420.100
2000.00
4000.00
6000.00
8000.00
10000.00
1420.450
1420.000
1420.000
freqency
1419.900
7.00E+00
6.50E+00
6.00E+00
5.50E+00
5.00E+00
4.50E+00
0.00
HⅠ輝線
1419.900
power
power
200709271049
h1
freqency
輝線
ノイズ
スペクトルは受信機の周波数コンバータ（ラジオのチュ
ーニング機構と同じ）により手動で取得
Tsys=1818K，Tk（輝度温度）=4000K，
観測領域：（赤経，赤緯）=（23h，00min,20°）付近
観測結果（8m電波望遠鏡）
total(time=25*4)
h1(y=-0.3x+6050)
power
200
40
20
100
0
0
20000
-20
19500
-100
-40
-200
-60
-300
-80
-400
-100
16.0973246
20200
20000
20400
20600
20500
20800
21000
21000
21500
HⅠ輝線
freqency
freqency
４つのデータを平均，図中の式でベースラインを補正
また，ベースラインは図の点線（-44.5K）で取った
Tsys=626K，Tk=60K
2m電波望遠鏡で観測した点の一部
2m電波望遠鏡で得られたマップ（MBM53～55付近）
0-0.5
0.5-1
1-1.5
1.5-2
2-2.5
2.5-3
3-3.5
3.5-4
22°
21h30min
21h45min
MBM53～55
14°
付近で速度分
布の異常10°
22h00min
22h15min
22h30min
22h45min
23h00min
23h15min
23h30min
23h45min
0h00min
18°
赤 → 緑 → 青 の順で相対的に地球に向かってくる速度が大
きくなる
紫は多数の速度成分を持つ輝線スペクトルが検出された点
但し後に述べるように、この結果については考察中
考察（不可解な観測結果）
自作した2m電波望遠鏡でHⅠスペクトルを検出できた？
但し，感度が劣る2m電波望遠鏡の方がTkが高い（約66倍）
銀河中心に向け，スペクトルが検出されることは確認した
さらに、開口能率測定等、重要な測定が残っている
原子ガスが空間的な拡が
りを持っている可能性？
図の大円内では一様に
Tk=60Kと仮定
2m電波望遠鏡
のビームサイズ
ビームサイズ→円で仮定すると，2mは
8mの23倍程度
ガスの拡がりが5°程度であれば，予想
される2mのTk=60＊23=1380(K)
8m電波望遠鏡
のビームサイズ
考察（不可解な観測結果）
分子雲が速度的にも拡がりを持っている？
観測帯域内に当方に分布していると仮定
2mの帯域幅（25kHz=5.3ｋｍ/s）
1km/s当たり60/3.3=18.2K（8mでの結果）
さらに空間的な拡がりを考慮すると
予想される2mのTk=18.2＊23＊5.3=2216K
2mの感度，条件などを考慮すると明らかに
低い値
8mの帯域幅
（15kHz=3.3km/s）
その他の要因としてはポインティング（望遠鏡の向き） 誤差
・8mは観測当日追尾装置が不調だった
・2mの角度調整は手動
さらには，開口能率の詳しい測定が必要
今後の課題
解析の妥当性
8m電波望遠鏡での観測は当日悪天候の為，ベースライ
ン（輝線がないと見なせる場所）のうねりが見られた
これらを合成して平均を取っている為，誤差が入ってい
る→実際にはTkはもっと高い？
2mも8mも銀河中心（強度がよくわかっている天体）を観測
したデータがあるので，それを使った解析（2mと8mにおけ
る観測値の相互関係）
基本的な方針としては追観測を行いたい（2mの観測結
果が偽である可能性もある）
但し，諸事情により2m電波望遠鏡は一月まで撤去される
観測してみたい対象：HLCG92-35
なんてん電波望遠鏡無バイアス
サーベイ（過去のデータに捕ら
われない）により発見
東側では，12CO(J=1-0)の強度
が弱い→原子ガス内での進化
の不一致を示している？
過去の爆発的現象が関与？
Yamamoto．et al.（２００３）
次に8m電波望遠鏡で観測を行う機会
があれば，ぜひ観てみたい天体
特に速度構造を知りたい
カラー：HⅠ
コントア：12CO（J=1-0）