オリオンの分子雲を包むヘリカル磁場。画像クレジット：NRAO / AUI / NSFクリックして拡大
天文学者たちは本日（1月12日（木））、オリオン座のガス雲の周りに蛇のように巻かれた、星間空間のらせん状磁場の最初の発見が何であるかを発表しました。
カリフォルニア大学バークレー校の天文学の大学院生であるティモシーロビショー氏は、「この構造は、長い指のような星間雲に巻かれた巨大な磁性スリンキーと考えることができます」と語った。 「磁力線は引き伸ばされた輪ゴムのようなものです。緊張は雲をその糸状に押しつぶします。」
天文学者は長い間、磁力が星間雲の形状に直接影響する特定のケースを見つけることを望んでいましたが、ロビショウによれば、「望遠鏡は、今までのところ、その仕事をこなしていないのです。
調査結果は、オリオン分子雲として知られているフィラメント状の星間雲の周りの磁場構造の最初の証拠を提供します。
本日の発表は、カリフォルニア大学バークレー校のロビショーと天文学のカールハイレス教授による発表で、ワシントンDCで開催されたアメリカ天文学会の会議での発表の中で行われました。
星間分子雲は星の出生地であり、オリオン分子雲には、そのような2つの恒星の苗床が含まれています。1つは帯にあり、もう1つはオリオン星座の剣にあります。星間雲は、はるかに密度の低い外部媒体に埋め込まれた密な領域ですが、「密な」星間雲は、地球の基準では完全な真空です。磁力と組み合わせると、これらの雲のサイズが大きいため、それらを引き寄せて星を作るのに十分な重力になります。
天文学者たちは、多くの分子雲がフィラメント状の構造であり、その形状が重力と磁場のバランスによって形作られていると疑われていることを以前から知っていました。これらの雲の理論モデルを作成する際、ほとんどの天体物理学者はそれらを指のようなフィラメントではなく球体として扱いました。ただし、2000年にDr. McMaster UniversityのJason FiegeとRalph Pudritzは、フィラメント状分子雲が適切に処理されると、雲の長軸の周りにらせん磁場を示すはずであることを示唆しました。これはこの理論の最初の観測的確認です。
「宇宙の磁場を測定することは非常に困難な作業です」とロビショウは言いました。「星間空間の磁場は非常に弱く、誤った結果を生み出す可能性のある体系的な測定効果があるためです。」
地球に向かって、または地球から遠ざかる磁場の兆候は、ゼーマン効果と呼ばれ、無線周波数ラインの分裂として観測されます。
「アナロジーは、ラジオダイヤルをスキャンしていて、同じステーションが小さな空白で区切られている場合です」とロビショーは説明しました。 「空白スペースのサイズは、放送局が放送されている空間の場所での磁場の強さに直接比例します。」
この場合の信号は、宇宙で最も単純で最も豊富な原子である星間水素によって、1420 MHzでラジオダイヤルにブロードキャストされています。送信機は、オリオン座の1750光年離れた位置にあります。
これらの無線送信を受信したアンテナは、国立電波天文台によって運営されている全米科学財団のグリーンバンク望遠鏡（GBT）です。望遠鏡は、高さ148メートル（485フィート）、直径100メートル（300フィート）の皿を備え、ウェストバージニア州にあり、13,000平方マイルがNational Radio Quiet Zoneとして確保されています。これにより、電波天文学者は人工信号の干渉を受けることなく、宇宙からの電波を観測できます。
ロビショーとハイレスはGBTを使用して、Orion分子雲全体のスライスに沿って電波を観測し、磁場がその方向を逆転させて、雲の上側で地球に向かい、雲の底では離れていることを発見しました。彼らは星の光の以前の観測を使用して、雲の前の磁場がどのように方向付けられているかを検査しました。 （雲は非常に密集しているため、雲の背後で何が起こっているかについての情報を得る方法はありません。光学光も電波もそれを透過することはできません。）利用可能なすべての測定値を組み合わせると、雲の周りを覆うコルク抜きパターンの画像が現れました。
「これらの結果は、いくつかの理由で私にとって信じられないほど刺激的でした」とロビショーは言いました。 「ヘリカルフィールド構造の科学的な結果があります。次に、成功した測定があります。このタイプの観測は非常に困難であり、この巨大な皿が磁場の兆候である偏波電波にどのように応答するかを理解するだけで、望遠鏡で数十時間かかりました。」
これらの調査の結果は、GBTが磁場を測定するための大型電波望遠鏡の中で並ぶものがないだけでなく、弱い磁場を確実に検出できる唯一のものであることをロビショーとハイレスに示唆しました。
ハイルズ氏は、観測された磁場の構造には、代替の説明が1つある可能性があると警告しました。
「それは非常に密度の高い物体です」とハイレスは言いました。 「それはまた、多くの星が隣接するエリダヌス座で爆発したときに形成された非常に大きな衝撃波のくり抜かれた殻の中にあることも起こります。」
その衝撃波はそれとともに磁場を運んでいただろうと彼は言った、「それが分子雲に到達するまで！磁力線は雲の表面を横切って引き伸ばされ、側面の周りを包みます。このような構成のシグネチャは、現在表示されているものと非常によく似ています。これがらせん状の磁場であることを本当に確信させるのは、雲の表面を横切る磁力線に対して一定のピッチ角があるように見えることです。」
ただし、さらに調査することで状況を明らかにすることができます。 RobishawとHeilesは、GBTを使用して、このクラウドや他のクラウドでの測定を拡張する予定です。また、カナダの同僚と協力して、スターライトを使用して、この雲や他の雲の向こう側のフィールドを測定します。
「希望は、この磁場の真の構造が何であるかを理解するのに十分な証拠を提供することです」と、Heilesは言いました。 「分子雲が天の川銀河で星を形成するプロセスを真に理解するには、明確な理解が不可欠です。」
研究は全米科学財団によって支援されました。
