重要な成果がいっぱいです!中国のスカイアイが星間磁場の標準モデルに挑戦

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1月6日、ネイチャー誌は「中国の天眼」として知られる500メートル口径球面電波望遠鏡（FAST）の最新成果を表紙記事として掲載した。

今回の成果は、中国科学院国家天文台の李迪研究員が率いる国際協力チームが、FASTプラットフォームと独自の中性水素狭線自己吸収法を用いて、原始星核外層における信頼性の高いゼーマン効果の測定結果を初めて得たものである。

この研究では、星間物質が標準モデルの予測とは異なる一貫した磁場構造を持っていることがわかり、星形成の3つの古典的な問題のうちの1つである「磁束問題」を解決するための重要な観測的証拠が得られた。

ネイチャー誌の表紙デザインは、おうし座分子雲領域の星間物質と磁場を示しています。曲線はプランク衛星によって測定された磁場方向マップであり、背景の星雲はハーシェル宇宙望遠鏡によって撮影された塵の画像から得られたものです。

[星間磁場の標準モデルに挑戦する大きな成果]

磁場は、星、惑星、生命の形成において重要かつ複雑な役割を果たします。

「磁束問題」は星形成における 3 つの古典的な問題の 1 つです。分子雲の星間磁場の強度を測定することは、世界中の天文学界にとって共通の課題です。

星は分子雲の中で生まれ、そこで高密度領域が崩壊して最終的に星を形成します。

恒星の磁場の標準モデルでは、磁場と重力は星の形成中に反対の力となるとされています。分子雲の密度が高い領域では、重力が大きくなるにつれて磁場も強くなります。

このモデルによれば、重力と磁場が強く引っ張り続けるため、星が形成されるまでに数千万年かかることになります。

分子雲内の星間磁場の強さを測定するのは簡単な作業ではありません。現在、磁場の強さを測定できる唯一の手段は「ゼーマン効果」です。

星間磁場をより正確に測定するために、李迪氏のチームは異なるアプローチを採用し、水素原子のスペクトル線を測定することで星間磁場を測定する独自の方法、すなわち中性水素狭線自己吸収法を開発しました。

研究者らはFASTを使用してL1544分子雲エンベロープの磁場強度を測定し、独自の中性水素狭線自己吸収法を使用してゼーマン効果の検出に初めて成功しました。彼らはまた、原子放射線を利用して分子雲の磁場を検出するという「0から1」の画期的な成果も達成した。

研究者らは、標準モデルの予測に反して、星間物質は恒星の外周部の冷たい中性ガスから原始星の中心核まで、基本的に一貫したコヒーレントな磁場構造を持っていることを発見した。

「したがって、私たちは星の形成にかかる時間を数千万年から数百万年に短縮した」と李奇氏は語った。

写真丨Tuchong Creative

【2021年、科学的な成果の集大成】

ミリ秒パルサーの継続的な発見。

FAST の中性水素スペクトルは、星間磁場の測定において大きな進歩をもたらしました。

これまでで最大の高速電波バーストイベントのサンプルを取得しました。

高速電波バーストの完全なエネルギースペクトルと二重ピーク構造が初めて明らかに

…

2021年、科学者たちは「中国天眼」FASTを利用して、いくつかの重要な科学研究成果を達成しました。

左: 高速電波バースト FRB 121102 の 1 時間あたりの平均バースト率のエネルギー分布。低エネルギー端での検出完了率が 90% の時点で、バースト率が特性エネルギー E0 = 4.8 x 1037erg を下回ると減少し始め、複雑なエネルギー分布を示していることが測定されました。

右: FAST による高速電波バーストの観測を芸術的に想像したもの。写真の脈動は、FAST による FRB121102 の観測の実際のデータから得られたものです。

画像著作権: 国立天文台

左: PSR J0318+0253 の位置と統合パルス プロファイル。 a) FASTによる1時間の追跡観測から得られた電波帯域の統合プロファイル。 b) Fermi-LAT の 9 年間の蓄積データを折り畳んで得られたガンマ光子の積分パルスプロファイル。

右：パルサー観測を行っているFAST-FermiLAT共同研究の構想図、2021年Science China第12号の表紙。

現在までに、FAST は約 500 個のパルサーを発見しており、運用開始以来、パルサーを発見する世界で最も効率的な装置となっています。

国立天文台の王培准研究員は、FASTマルチサイエンスターゲットサーベイにより少なくとも6つの新しい高速電波バーストが発見され、宇宙におけるこの神秘的な現象のメカニズムの解明と天文学の新しい分野の発展に独自の貢献を果たしていると紹介した。

2021年12月19日に撮影された「チャイナ・スカイ・アイ」の全景（メンテナンス中に撮影、ドローン撮影）。写真提供：新華社記者 欧東区

【拡張読書】

「中国の天空の目」として知られる500メートル口径球面電波望遠鏡（FAST）は、天空を観測するための巨大な目であり、国宝です。中国天眼は2016年9月25日に完成し、運用を開始した。国家検収を通過し、2020年1月11日に正式に運用を開始した。現在、世界最大かつ最も感度の高い電波望遠鏡である。

2021年12月19日に撮影された「チャイナ・スカイ・アイ」の全景（メンテナンス中に撮影、ドローン撮影）。写真提供：新華社記者 欧東区

FASTは2020年1月に国家検定に合格して以来、運用効率と品質が向上し続けており、年間観測時間は5,300時間を超えています。 2021年3月、FASTは正式に世界に向けて公開され、14か国（中国を除く）の27の国際プロジェクトが承認され、科学観測が開始されました。

FAST は、超高感度という明らかな利点に基づき、中低周波電波天文学の分野で強力な天体観測ツールとなり、将来的には人類の宇宙に対する理解を深める科学的成果をさらに生み出すでしょう。

一緒に楽しみに待ちましょう！

総合ソース：新華社、中国科学院国家天文台、科技日報、中国科学日報など。

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