電波干渉計観測で挑む銀河進化: 史上初の巨大分子雲進化過程の包括的理解

• Project/Area Number: 22KJ1604
• Project/Area Number (Other): 22J22931 (2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山田 麟 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 巨大分子雲 / 電波干渉計 / 星形成 / 分子雲形成 / 星間物質 / 天文学 / 宇宙物理学 / 銀河面サーベイ / 大質量星形成 / 星間物質のライフサイクル

Outline of Research at the Start

巨大分子雲(GMC)は銀河における星形成の主要な現場であり、GMC進化の理解は銀河進化の解明において不可欠な課題である。本研究は、銀河系とマゼラン雲を含む約100個の銀河において、5万個以上の巨大分子雲(GMC)の星形成活動を詳細に解明し、GMCのタイプ分類を行なってGMC進化の物理過程を明らかにする。特に、従来試みられなかった銀河系内GMCの解析も広範に実施してテンプレートとし、GMCの形成から散逸までの過程の詳細解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、分子雲衝突を素過程とし包括的に巨大分子雲の進化と星形成を追究するため、1. 近傍銀河M74のALMA望遠鏡データを用いた巨大分子雲進化の研究、2. 銀河系内の若い巨大分子雲GL 490における分子雲形成の実証、3. 大マゼラン雲内の巨大分子雲N159における大質量星形成機構の調査、4. 分子雲衝突の普遍性検証に向けた赤外線バブルの野辺山45m望遠鏡を用いたサーベイ観測、5. 形成初期の分子雲の物理量導出に向けた高銀緯分子雲の観測という5つの課題に取り組んだ。1はGMCを星形成の活発さで分類する、「タイプ分類」を初めて局所銀河群の外のサンプルに適用した研究である。今後の数十個の銀河への適用に向けて分子雲データとHα輝線データのみでタイプ分類を行う手法を確立した。この手法を用いてGMCの寿命の導出に加え、進化に伴う光学質量、ビリアル質量の変化についても考察した。2については、進化初期のGMCであるGL 490領域において、進化初期の巨大分子雲に中性水素ガス雲が衝突し、巨大分子雲内での大質量星形成を誘発すると同時に、分子雲形成を誘発した可能性を指摘した。中性水素ガス雲は、衝突から0.7 Myr程度経った現在では1/10程度の分子雲を含んでいると観測的に導出され、これは形成初期の分子雲の数値計算(Inoue & Inutsuka 2012)と整合的であった。天の川銀河の天体で初めてガス雲衝突による分子雲形成を実証した例である。3については、銀河間相互作用によってガス雲衝突が誘発されているマゼラン雲の巨大分子雲N159に着目し、ALMAによる分子雲データの速度構造を詳細に解析した。その結果、速度分布がInoue et al. (2018)によるガス雲衝突の数値計算で予測された結果と一致していた。4と5については順調に観測が終了し、2024年度に解析を進める予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マゼラン雲で提案されたタイプ分類を系外銀河M74に適用できたことに加え、GL 490におけるGMC成長の現場を詳細に観測することができた。さらに、2024年度に取り組むための追加のデータ取得もできたため、順調であると判断した。

Strategy for Future Research Activity

M74で確立された、「近傍銀河へのタイプ分類の適用」をさらに約20個の銀河に適用する。また、これと比較すべき銀河系内の太陽円外のGMCについても、中性水素原子ガスとの比較する。2022年度の一部計画変更のため、すでにGMCの同定などの大部分の解析が終了しており、その解析結果をまとめる。また、2023年度に取得した若いGMCであるS140のデータと高銀緯分子雲のデータについても解析を進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アリゾナ大学(米国)
• [Journal Article] ACA CO(J = 2--1) Mapping of the Nearest Spiral Galaxy M33. I. Initial Results and Identification of Molecular Clouds (2023)
  • Author(s): Muraoka Kazuyuki、Konishi Ayu、Tokuda Kazuki、Yamada Rin I. et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 953 Issue: 2 Pages: 164-164
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ace4bd
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ammonia mapping observations of the Galactic infrared bubble N49: Three NH3 clumps along the molecular filament (2023)
  • Author(s): Kohno Mikito、Chibueze James O、Burns Ross A、Omodaka Toshihiro、Handa Toshihiro、Murase Takeru、Yamada Rin I、Nagayama Takumi、Nakano Makoto、Sunada Kazuyoshi、Tachihara Kengo、Fukui Yasuo
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 75 Issue: 2 Pages: 397-415
  • DOI: 10.1093/pasj/psad007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evidence for a cloud-cloud collision in Sh2-233 triggering the formation of the high-mass protostar object IRAS 05358+3543 (2022)
  • Author(s): Yamada, Rin I. ; Fukui, Yasuo ; Sano, Hidetoshi ; Tachihara, Kengo ; Bieging, John H. ; Enokiya, Rei ; Nishimura, Atsushi ; Fujita, Shinij ; Kohno, Mikito ; Tsuge, Kisetsu
  • Journal Title: Monthly Notices of the ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY Volume: 515 Issue: 1 Pages: 1012-1025
  • DOI: 10.1093/mnras/stac1087
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] GL 490 における分子雲衝突に誘発された星形成 (2023)
  • Author(s): 山田麟, 立原研悟, 出町史夏, 深谷直史, 玉城磨生, 石川竜巳, 倉見和希, 高山楓菜, 松月大和, 福井康雄 (名古屋大学), 佐野栄俊 (岐阜大学), 藤田真司 (東京大学), 河野樹人 (名古屋市科学館), 西村淳, Doris Arzoumanian (国立天文台), 榎谷玲依 (慶応義塾大学), 徳田一起 (九州大学), 島尻芳人 (九州共立大学)
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 近傍渦巻き銀河 M74 における巨大分子雲の Type 分類と進化 (2023)
  • Author(s): 出町史夏, 立原研悟, 山田麟, 村岡和幸, 大西利和, 小西亜侑, 徳田一起, 藤田真司, 柘植紀節, 河村晶子, 小林将人, 福井康雄
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] NGC 1333 における分子雲衝突に誘発されたフィラメント形成 (2023)
  • Author(s): 山田麟, 深谷直史, 出町史夏, 玉城磨生, 石川竜巳, 松月大和, 高山楓菜, 立原研悟, 福井康雄 (名古屋大 学), 徳田一起 (九州大学/NAOJ), 佐野栄俊 (岐阜大学), 榎谷玲依 (岐阜大学/NAOJ), 河野樹人 (名古 屋市科学館), 西村淳 (NAOJ), 藤田真司 (東京大学), 井上剛志 (甲南大学)
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 近傍銀河における巨大分子雲のType分類 (2023)
  • Author(s): 出町史夏, 福井康雄, 山田麟, 立原研悟, 徳田一起, 藤田真司, 小林将人, 村岡和幸, 小西 亜侑, 柘植紀節, 大西利和, 河村晶子
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] Evidence for a cloud--cloud collision in Sh2-233 triggering the formation of the high-mass protostar object IRAS 05358+3543 (2023)
  • Author(s): Rin I. Yamada, Yasuo Fukui, Hidetoshi Sano, Kengo Tachihara, John H. Bieging, Rei Enokiya, Atsushi Nishimura, Shinji Fujita, Mikito Kohno and Kisetsu Tsuge
  • Organizer: Proto Stars and Planets VII
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An ALMA View of Dense Filamentary Fan-shaped Molecular Clouds in the Large Magellanic Cloud: Detailed Velocity Field Analysis and Comparison to an MHD Simulation (2023)
  • Author(s): Rin I. Yamada, Yasuo Fukui, Kazuki Tokuda, Kisetsu Tsuge, Tony Wong, Marta Sewilo, Remy Indebetouw, Rosie Chen, Mao Tamashiro, Toshikazu Onishi, and Kengo Tachihara
  • Organizer: ALMA at 10 years: Past, Present, and Future
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GL 490 における分子雲衝突に誘発された星形成 (2023)
  • Author(s): 山田麟 : 立原研悟,出町史夏, 深谷直史, 玉城磨生, 石川竜巳, 倉見和希, 高山楓菜, 松月大和, 福井康雄, 佐野栄俊, 藤田真司, 河野樹人, 西村淳, Doris Arzoumanian, 榎谷玲依, 徳田一起, 島尻芳人
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
• [Presentation] NANTEN銀河面サーベイデータを用いた巨大分子雲のType分類 (2022)
  • Author(s): 山田麟、立原研悟、徳田一起、藤田真司、佐野栄俊、村岡和幸、出町史夏、小西亜侑、山本宏昭、水野亮、大西利和、福井康雄
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
• [Presentation] 天の川銀河におけるType分類に基づくGMC進化の理解 (2022)
  • Author(s): 山田麟、立原研悟、徳田一起、藤田真司、佐野栄俊、村岡和幸、出町史夏、小西亜侑、山本宏昭、水野亮、大西利和、福井康雄
  • Organizer: 天の川銀河研究会
• [Remarks] KAGONMAプロジェクト：アンモニア分子の広域観測でさぐる星間ガス雲の温度分布と星形成
  • URL: https://www.nro.nao.ac.jp/news/2023/0526-kohno.html
• [Funded Workshop] Evolution of giant molecular clouds triggered by cloud-cloud collision (2023)