Sub-parsec structure of ISM revealed by the AKARI all-sky atlas and star-formation activities

• Project/Area Number: 18H01250
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 土井 靖生 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (70292844)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川田 光伸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50280558)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000); Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 星形成 / 星間物質フィラメント / 星間磁場 / 星間フィラメント構造 / 星 / 磁場

Outline of Annual Research Achievements

前年度に続き、ペルセウス座分子雲中の星形成領域NGC1333のフィラメント構造と星間磁場の関係について、解析を進めた。星形成領域内で、星間磁場が個々のフィラメントに対し一様な相対角で分布する様子を明らかにした。この分布は、フィラメントと磁場とが互いに垂直な関係を保ちつつ、各フィラメントが観測者に対しそれぞれ異なった見込み角で分布すると考えると良く説明される。これらの内容を現在投稿論文にまとめた。(その後2020年7月に出版された。)
また、フィラメントとその周囲の磁場構造との関係に加え、フィラメント内部の磁場構造を解明することを試みた。フィラメント内部の磁場構造については、これまでその詳細を明らかにした例は存在しない。我々の観測したデータを分析し、我々はダストの偏光輻射によりトレースされるフィラメント構造が、ダストの全輻射で見たフィラメント構造よりも細くなる傾向を明らかにした。ここから以下の事実が明らかとなる。
1. 濃いフィラメント中では一般にダスト輻射の偏光度は低下する。これは主に濃い分子雲中で外部の星からの輻射が遮蔽されることにより、分子雲中のダストの整列度が低下するためと解釈された来た。しかしながら我々の観測結果から、濃い分子雲中でもダストは良く整列していることが示唆される。
2. フィラメント形成時の物質収縮時に周囲の磁場がフィラメント中心部へ向けて引き込まれると、磁場はフィラメントに対しピンチ構造を持つと期待される(Tomisaka 2015)。我々の観測した細い偏光輻射フィラメントは、このピンチ構造の磁場を斜め方向から観測したとすると良く説明出来る。
Tomisaka(2015)の物理モデルと我々の観測結果を比較することで、フィラメント内の物質分布と磁場強度に具体的な制限を付けられる可能性がある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

フィラメント構造と磁場との比較により、フィラメント構造形成に関する理解が大きく進んだ。この点については当初の計画よりも大幅に進展していると言える。一方で「あかり」の広域観測データから求められるフィラメント構造の大局分布やその磁場との関わり、時間発展などの議論はまだこれからであり、今後この点についても重点的に進める必要がある。

Strategy for Future Research Activity

ペルセウス座領域のフィラメント内の磁場構造について、物理モデルと比較し、フィラメント内の物質分布や磁場強度についての制限を付けることを目指す。これはこれまで明らかとなっていないフィラメント形成時に於ける磁場の果たし得る役割について直接の制限を付ける重要な研究となる可能性がある。
更にはペルセウス座分子雲周囲のより密度の低い星間ガス中の磁場構造について、可視偏光データとPlanck偏光データとの比較により明らかにし、低密度領域から高密度領域に至る磁場構造の発展を統一的に明らかにする。
ペルセウス座に加え、牡牛座分子雲等の近傍分子雲のフィラメント構造の特性を「あかり」データと他のカタログデータとの比較から明らかにし、我々がペルセウス座分子雲について得た知見の一般性を明らかにすることを目指す。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Universite de Montreal/National Research Council Canada/Queen’s University(カナダ)
• [Int'l Joint Research] East Asian Observatory(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Central Lancashire(英国)
• [Int'l Joint Research] University Road(アイルランド)
• [Int'l Joint Research] Universidade do Porto(ポルトガル)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] Eotvos Lorand University(ハンガリー)
• [Int'l Joint Research] Universite de Montreal(カナダ)
• [Int'l Joint Research] East Asian Observatory(米国)
• [Int'l Joint Research] Academia Sinica(その他の国・地域)
• [Int'l Joint Research] Jeremiah Horrocks Institute(英国)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Thermal emission from the amorphous dust: An alternative possibility of the origin of the anomalous microwave emission (2020)
  • Author(s): M. Nashimoto, M. Hattori, R. G. Santos, and F. Poidevin
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72-1 Pages: 6-6
  • DOI: 10.1093/pasj/psz124
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Galactic foreground of gamma-ray bursts from AKARI Far-Infrared Surveyor (2019)
  • Author(s): Toth L Viktor、Doi Yasuo、Zahorecz Sarolta、Pinter Sandor、Racz Istvan I、Bagoly Zsolt、Balazs Lajos G、Horvath Istvan、Kiss Csaba、Kovacs Timea、Onishi Toshikazu
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1093/pasj/psy123
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] JCMT BISTRO Survey: Magnetic Fields within the Hub-filament Structure in IC 5146 (2019)
  • Author(s): Wang Jia-Wei、Lai Shih-Ping、Eswaraiah Chakali et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 876 Pages: 42-42
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab13a2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The JCMT BISTRO Survey: The magnetic field in the starless core rho Ophiuchus C (2019)
  • Author(s): Liu, J., Qiu, K., Berry, D., Francesco, J. D., et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 877 Pages: 43-43
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0958
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SCOPE: SCUBA-2 Continuum Observations of Pre-protostellar Evolution ? survey description and compact source catalogue (2019)
  • Author(s): Eden D J、Liu Tie、Kim Kee-Tae、他
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 485 Pages: 2895-2908
  • DOI: 10.1093/mnras/stz574
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The JCMT BISTRO Survey: The Magnetic Field of the Barnard 1 Star-forming Region (2019)
  • Author(s): Coude Simon、Bastien Pierre、Houde Martin、Sadavoy Sarah、... Tomisaka Kohji、...、The B-fields In STar-forming Regions Observations (BISTRO) Collaboration
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 877 Pages: 42-42
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1b23
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Investigation of the origin of the anomalous microwave emission in lambda Orionis (2019)
  • Author(s): Bell, A. C., Onaka, T., Galliano, F., Ronin, W., Doi, Y., Kaneda, H., Ishihara, D., and Giard, M.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71
  • DOI: 10.1093/pasj/psz110
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mid-infrared spectroscopy of zodiacal emission with AKARI/IRC (2019)
  • Author(s): Takahashi Aoi、Ootsubo Takafumi、Matsuhara Hideo、Sakon Itsuki、Usui Fumihiko、Chihara Hiroki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71
  • DOI: 10.1093/pasj/psz095
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AKARI/IRC near-infrared asteroid spectroscopic survey: AcuA-spec (2019)
  • Author(s): Usui Fumihiko、Hasegawa Sunao、Ootsubo Takafumi、Onaka Takashi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71
  • DOI: 10.1093/pasj/psy125
  • NAID: 120006604633
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] AKARI mid-infrared slit-less spectroscopic catalogue (2019)
  • Author(s): Yamagishi Mitsuyoshi、Yamamura Issei、Mizuki Toshiyuki、Ootsubo Takafumi、Baba Shunsuke、Usui Fumihiko、Onaka Takashi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71
  • DOI: 10.1093/pasj/psy132
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A kilometre-sized Kuiper belt object discovered by stellar occultation using amateur telescopes (2019)
  • Author(s): Arimatsu K.、Tsumura K.、Usui F.、Shinnaka Y.、Ichikawa K.、Ootsubo T.、Kotani T.、Wada T.、Nagase K.、Watanabe J.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 3 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1038/s41550-018-0685-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A First Look at BISTRO Observations of the ρ Oph-A core (2018)
  • Author(s): Kwon, Jungmi; Doi, Yasuo; Tamura, Motohide; Matsumura, Masafumi; Pattle, Kate; Berry, David; Sadavoy, Sarah; Matthews, Brenda C.; Ward-Thompson, Derek; Hasegawa, Tetsuo; Furuya, Ray S.; Pon, Andy; Di Francesco, James; Arzoumanian, Doris; Tsukamoto, Yusuke et.al
  • Journal Title: The Astrophysical Journal, Volume: 859 Pages: 4-26
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aabd82
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetic Fields toward Ophiuchus-B Derived from SCUBA-2 Polarization Measurements (2018)
  • Author(s): Soam, Archana; Pattle, Kate; Ward-Thompson, Derek; Lee, Chang Won; Sadavoy, Sarah; Koch, Patrick M.; Kim, Gwanjeong; Kwon, Jungmi; Kwon, Woojin; Arzoumanian, Doris; Berry, David; Hoang, Thiem; Tamura, Motohide; Lee, Sang-Sung; Liu, Tie; Tsukamoto, Yusuke et.al
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 861 Pages: 65-65
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac4a6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Metal pollution of low-mass Population III stars through accretion of interstellar objects like ‘Oumuamua (2018)
  • Author(s): Tanikawa Ataru , Suzuki Takeru K , Doi Yasuo
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 80-80
  • DOI: 10.1093/pasj/psy075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AKARI mid-infrared slitless spectroscopic survey of star-forming galaxies at z < 0.5 (2018)
  • Author(s): Ohyama Y.、Wada T.、Matsuhara H.、Takagi T.、Malkan M.、Goto T.、Egami E.、Lee H.-M.、Im M.、Kim J.H.、Pearson C.、Inami H.、Oyabu S.、Usui F.、Burgarella D.、Mazyed F.、Imanishi M.、Jeong W.-S.、Miyaji T.、Diaz Tello J.、Nakagawa T.、Serjeant S.、Takeuchi T. T.、Toba Y.、White G. J.、Hanami H.、Ishigaki T.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 618
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201731470
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Revised wavelength and spectral response calibrations for AKARI near-infrared grism spectroscopy: Post-cryogenic phase (2018)
  • Author(s): Baba Shunsuke、Nakagawa Takao、Usui Fumihiko、Yamagishi Mitsuyoshi、Onaka Takashi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71
  • DOI: 10.1093/pasj/psy131
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Near-infrared CO Absorption Band as a Probe to the Innermost Part of an AGN-obscuring Material (2018)
  • Author(s): Baba Shunsuke、Nakagawa Takao、Isobe Naoki、Shirahata Mai
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 852 Pages: 83-83
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa9f25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MIRIS Paα Galactic Plane Survey. I. Comparison with IPHAS Hα in ? = 96°?116° (2018)
  • Author(s): Kim Il-Joong、Pyo Jeonghyun、Jeong Woong-Seob、Seon Kwang-Il、Nakagawa Takao、Kim Min Gyu、Park Won-Kee、Lee Dae-Hee、Lee Dukhang、Moon Bongkon、Park Sung-Joon、Park Youngsik、Matsumoto Toshio、Han Wonyong
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 238 Pages: 28-28
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aae080
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Near-infrared Polarimetry of the Outflow Source AFGL 6366S: Detection of Circular Polarization (2018)
  • Author(s): Kwon Jungmi、Nakagawa Takao、Tamura Motohide、Hough James H.、Kandori Ryo、Choi Minho、Kang Miju、Cho Jungyeon、Nakajima Yasushi、Nagata Tetsuya
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 156 Pages: 1-1
  • DOI: 10.3847/1538-3881/aac389
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First Near-infrared Imaging Polarimetry of Young Stellar Objects in the Circinus Molecular Cloud (2018)
  • Author(s): Kwon, J., Nakagawa, T., Tamura, M., Hough, J. H., Choi, M., Kandori, R., Nagata, T., Kang, M.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 234 Pages: 42-42
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aaa0cc
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MIRIS observation of near-infrared diffuse Galactic light (2018)
  • Author(s): Onishi Yosuke、Sano Kei、Matsuura Shuji、Jeong Woong-Seob、Pyo Jeonghyun、Kim Il-Jong、Seo Hyun Jong、Han Wonyong、Lee DaeHee、Moon Bongkon、Park Wonkee、Park Younsik、Kim MinGyu、Matsumoto Toshio、Matsuhara Hideo、Nakagawa Takao、Tsumura Kohji、Shirahata Mai、Arai Toshiaki、Ienaka Nobuyuki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 76-76
  • DOI: 10.1093/pasj/psy070
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Multiscale Magnetic Field Structure in and around the Perseus Molecular Cloud (2021)
  • Author(s): Yasuo Doi and the BISTRO team
  • Organizer: International Astronomical Union Symposium 360 Astronomical Polarimetry 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 星形成領域 NGC 1333 の磁場構造 (2019)
  • Author(s): 土井 靖生（東大総文）, BISTRO チーム
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] 星形成領域 NGC 1333 の磁場構造 II (2019)
  • Author(s): 土井 靖生（東大総文）, BISTRO チーム
  • Organizer: 日本天文学会2019年秋季年会
• [Presentation] Composition of cometary ice and dust revealed through SPICA mid- and far-infrared spectroscopy (2019)
  • Author(s): Takafumi Ootsubo
  • Organizer: SPICA2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 星形成領域 NGC 1333 の磁場構造 (2019)
  • Author(s): 土井 靖生（東大総文）, BISTRO チーム
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会、法政大学（東京都）
• [Presentation] GLADE-AKARI/FIS 近傍銀河カタログ：開口測光・SED フィット (2019)
  • Author(s): 諸隈 佳菜、大坪 貴文 (ISAS/JAXA)、土井 靖生 (東京大学)、竹内 努 (名古屋大学)、植田 稔也 (デン バー大学)
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会、法政大学（東京都）
• [Presentation] 短周期彗星の中間赤外線スペクトルにみられるケイ酸塩鉱物以外の未同定フィーチャ (2019)
  • Author(s): 大坪貴文
  • Organizer: 第35回 Grain Formation Workshop, 石垣市（沖縄県）
• [Presentation] Comets, asteroids and interplanetary dust as seen in near- to far-infrared with AKARI (2018)
  • Author(s): Ootsubo, Takafumi; Ishihara, Daisuke; Hasegawa, Sunao; Pyo, Jeonghyun; Usui, Fumihiko; Kawakita, Hideyo; Mueller, Thomas; Ali-Lagoa, Victor; Takahashi, Aoi; Takaba, Sachi
  • Organizer: 42nd COSPAR Scientific Assembly, in Pasadena, California, USA
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 「あかり」遠赤外線全天画像がとらえた小惑星ダストバンドの形成過程 (2018)
  • Author(s): 大坪 貴文 (ISAS/JAXA), 臼井 文彦 (神戸大CPS), 土井 靖生 (東大総合文化), 他あかりチーム
  • Organizer: 日本惑星科学会2018年秋季講演会、旭川市科学館（北海道）
• [Presentation] Mid-infrared observations of cometary silicate dust (2018)
  • Author(s): Takafumi Ootsubo
  • Organizer: DUSTY VISIONS 2018, Madrid, Spain
• [Presentation] Estimating the formation region of the cometary nuclei based on the infrared observations of cometary dust (2018)
  • Author(s): Takafumi Ootsubo, Yoshiharu Shinnaka, Hideyo Kawakita, Mitsuhiko Honda, and Jun-ichi Watanabe
  • Organizer: The 11th meeting on Cosmic Dust, Sagamihara, Japan
• [Presentation] 彗星起源のCO＋CO2およびケイ酸塩ダストの近中間赤外線分光観測 (2018)
  • Author(s): 大坪貴文
  • Organizer: ALMAワークショップ：円盤から太陽系へ
  • Invited