低金属量環境下における分子ガス雲トレーサーとしての一酸化炭素分子輝線の挙動解明

• Project Area: A Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy
• Project/Area Number: 21H00049
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University (2022); Osaka Prefecture University (2021)
• Principal Investigator: 徳田 一起 九州大学, 理学研究院, 特任助教 (60802139)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 星形成 / 電波望遠鏡 / 分子雲 / マゼラン雲 / ALMA / 低金属量環境 / 巨大分子雲

Outline of Research at the Start

本研究では、赤方偏移が2程度に近い銀河の金属量(太陽系近傍の0.2倍程度)を有しており、太陽系からの距離60 kpcに存在する小マゼラン雲に着目する。最新鋭電波望遠鏡であるALMAを用いることにより0.1 pcより高い解像度で観測し、低金属量環境下の紐状(フィラメント状)分子雲の有無およびその性質を初めて観測的に明らかにすることを目的とする。フィラメント物理量が銀河系や大マゼラン雲とどのように共通しているか、あるいは異なっているかを調べることにより、現在宇宙の星形成理論の延長線上として遠方銀河(初期宇宙)の星形成が理解可能かどうかを検証する。

Outline of Annual Research Achievements

銀河系における(特に太陽系近傍)分子雲から原始星がどのように形成されるかという問題については近年の観測技術の発達によりその原始星形成極初期を除いては概ね理解されるようになった。星間ガスの大局的な流れ、あるいはガス雲同士の衝突により局所的に0.1 pc程度の幅を持つ高密度な紐状分子雲が形成され、その後重力の力により分裂/収縮し、原始星形成に至るという描像である。 一方で遠方銀河の観測に目を向けると、現在の銀河系では見られないような高い効率で星が形成されており、少なくとも赤方偏移2程度までは 増加傾向である。遠方銀河の観測は現在/将来の観測技術を持ってしても個々の星形成領域は分解できない。そこで本研究では、太陽系から最も近い低金属量銀河である小マゼラン雲を観測することにより、そこに存在する分子雲を観測し、内部でも星形成活動を理解する。
一つの特筆すべき成果は、原始星が観測可能な銀河においては最も重元素量が少ない小マゼラン雲において、ALMA望遠鏡の観測で星の産声に相当するガス流(アウトフロー)を初めて検出したことである。そのガス流の物理量(運動量など)を定量すると、10^4太陽光度を持つ原始星においては、銀河系の大質量星原始星と酷似していた。これは、星の誕生過程は過去の宇宙においてもアウトフローを駆動する過程は現在と定性的には普遍であったことを示すものであり(Tokuda et al. 2022, ApJL, 936, L6)、世界に先駆けて小マゼラン雲観測の重要性を訴えた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Radio Astronomy(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] NASA Goddard Space Flight Center/University of Virginia(米国)
• [Int'l Joint Research] Universite Paris-Saclay(フランス)
• [Int'l Joint Research] United Arab Emirates University(アラブ首長国連邦)
• [Int'l Joint Research] United Arab Emirates University(アラブ首長国連邦)
• [Int'l Joint Research] University of Illinois/NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [Journal Article] Crescent-shaped Molecular Outflow from the Intermediate-mass Protostar DK Cha Revealed by ALMA (2023)
  • Author(s): Harada Naoto、Tokuda Kazuki、Yamasaki Hayao、Sato Asako、Omura Mitsuki、Hirano Shingo、Onishi Toshikazu、Tachihara Kengo、Machida Masahiro N.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 945 Issue: 1 Pages: 63-63
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acb930
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The First Detection of a Protostellar CO Outflow in the Small Magellanic Cloud with ALMA (2022)
  • Author(s): Tokuda Kazuki、Zahorecz Sarolta、Kunitoshi Yuri、Higashino Kosuke、Tanaka Kei E. I.、Konishi Ayu、Suzuki Taisei、Kitano Naoya、Harada Naoto、Shimonishi Takashi、Neelamkodan Naslim、Fukui Yasuo、Kawamura Akiko、Onishi Toshikazu、Machida Masahiro N.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 936 Issue: 1 Pages: L6-L6
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac81c1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structural and Dynamical Analysis of the Quiescent Molecular Ridge in the Large Magellanic Cloud (2022)
  • Author(s): Finn Molly K.、Indebetouw Remy、Johnson Kelsey E.、Costa Allison H.、Chen C.-H. Rosie、Kawamura Akiko、Onishi Toshikazu、Ott Jurgen、Sewilo Marta、Tokuda Kazuki、Wong Tony、Zahorecz Sarolta
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 164 Issue: 2 Pages: 64-64
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac7aa1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The 30 Doradus Molecular Cloud at 0.4 pc Resolution with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array: Physical Properties and the Boundedness of CO-emitting Structures (2022)
  • Author(s): Wong Tony, et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 932 Issue: 1 Pages: 47-47
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac723a
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An Unbiased CO Survey toward the Northern Region of the Small Magellanic Cloud with the Atacama Compact Array. I. Overview: CO Cloud Distributions (2021)
  • Author(s): Tokuda Kazuki、Kondo Hiroshi、Ohno Takahiro、Konishi Ayu、Sano Hidetoshi、Tsuge Kisetsu、Zahorecz Sarolta、Goto Nao、Neelamkodan Naslim、Wong Tony、Sewilo Marta、Fukushima Hajime、Takekoshi Tatsuya、Muraoka Kazuyuki、Kawamura Akiko、Tachihara Kengo、Fukui Yasuo、Onishi Toshikazu
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 922 Issue: 2 Pages: 171-186
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac1ff4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 低金属量銀河小マゼラン雲における大質量原始星のALMA観測(1): 原始星アウトフローの初検出 (2023)
  • Author(s): 徳田一起
  • Organizer: 日本天文学会2023年春季年会
• [Presentation] 低金属量銀河小マゼラン雲における大質量原始星のALMA観測(2): 原始星に付随するフィラメント状分子雲の性質 (2023)
  • Author(s): 國年悠里
  • Organizer: 日本天文学会2023年春季年会
• [Presentation] ALMAによる大マゼラン雲大質量原始星に付随する高密度分子ガスの観測(2): 星団形成初期段階N159W-North大質量クランプの特徴 (2022)
  • Author(s): 徳田一起
  • Organizer: 日本天文学会2022年秋季年会
• [Presentation] ALMA ACA による大マゼラン雲超広域CO探査(1): Molecular ridge 領域における大質量原始星に付随するフィラメント状分子雲普遍性の検証 (2022)
  • Author(s): 徳田一起, 南大晴, 北野尚弥, 鈴木大誠, 小西亜侑, 大西利和, 山田 麟, 西岡丈翔, 立原研悟, 福井康雄, 柘植紀節, 南谷哲宏, 河村晶子, 竹腰達哉
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] ALMA ACA による大マゼラン雲超広域CO探査(2):Molecular ridge 領域における高密度分子雲クランプの分布 (2022)
  • Author(s): 南大晴, 北野尚弥, 鈴木大誠, 小西亜侑, 大西利和, 徳田一起, 山田 麟, 西岡丈翔, 立原研悟, 福井康雄, 柘植紀節, 南谷哲宏, 河村晶子, 竹腰達哉
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] 巨大分子雲における星形成と銀河進化:M33 (2) (2022)
  • Author(s): 小西亜侑, 村岡和幸, 藤田真司, 大西利和, 徳田一起, 小林 将人, 河村晶子 出町史夏, 山田麟, 立原研悟, 福井康雄, 柘植紀節
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] 大マゼラン雲巨大星団形成領域おける扇型ハブフィラメント分子雲の観測的研究 (2022)
  • Author(s): 徳田一起
  • Organizer: 新学術領域「新しい星形成理論によるパラダイムシフト」大研究会
• [Presentation] ALMAを用いた大マゼラン雲N159領域の観測:分子雲の全体像 (2021)
  • Author(s): 南大晴, 小西亜侑, 小西諒太朗, 鈴木大誠, 大西利和, 徳田一起, 柘植紀節, 立原研悟, 福井康雄, 南谷哲宏, 河村晶子
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Presentation] ALMA による小マゼラン雲 N66 領域の大質量原始星に付随する分子ガス観測 (2021)
  • Author(s): 大川将勢, 小西亜侑, 南大晴, 小西諒太朗, 村岡和幸, 大西利和, 徳田一起
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Presentation] Nobeyama Open-use Highlights II: Investigating Extreme Outer Galaxy Molecular Clouds in the First Galactic Quadrant (2021)
  • Author(s): Kazuki Tokuda
  • Organizer: ALMA/45m/ASTE users meeting FY2021
• [Presentation] ALMAによる大小マゼラン雲の広域分子雲マッピング (2021)
  • Author(s): 徳田一起
  • Organizer: 新学術「星惑星形成」オンライン研究会2021 『低金属量環境下における星・惑星形成』