星形成領域、晩期型星星周領域における磁場の役割の研究

• 研究課題/領域番号: 17K05388
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 新永 浩子 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (20709589)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 星間物理 / 星周物理 / 星の進化 / 星形成 / 晩期型星 / メーザー現象 / 質量放出 / 星間磁場 / 星周磁場 / 質量降着 / 偏波観測 / 電波天文学 / 晩期型星星周領域 / 分光観測 / 連続波観測 / 赤外線観測 / 星間物理学 / 宇宙メーザー / 晩期型星の磁気活動 / 天文学 / 天体物理学 / 大質量星

研究成果の概要

星形成領域と晩期型星の星周領域において、磁場が果たしている役割について研究した。星形成領域の例として孤立した高密度分子雲コアについて、ミリ波・サブミリ波（直線）偏波を観測した結果、星形成過程で磁力線は重力収縮によって中心領域に巻き込まれ、原始星の成長に重要な役割を果たしていることを明らかにした。大質量星の進化末期である赤色超巨星（25太陽質量）の星周領域(星半径の８０倍以内)を調べ、非常に強い磁場（>100G）を検出した。理論的予想を覆し、晩期型星の磁気活動が活発であることを突き止めた。通常は熱的励起輝線であるSiO v=0の回転遷移がメーザーを起こしているなど、磁場の影響は甚大である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高密度分子雲コアの大局的磁場の方向が、原始星を含むコア領域で垂直に折れ曲がり、巻き込まれている最初の例となった。この結果を理論研究と比較し、磁場は原始星の誕生に重要な役割を果たしていることを示した。本成果の記者会見では多くのマスコミにより取り上げられ、星の誕生に磁場が重要であることを社会に広く認識していただく機会となった。赤色超巨星の星周領域での非常に強い磁場強度の発見については、理論的な観点から検証される必要がある。今後は、強い磁場が星間・星周物理過程に与える影響について、具体的な観測例を増やし、強い磁場強度を持つ赤色超巨星は一般的なのか、特殊な例であるのかを見極めていく。

研究成果

• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory/Stanford University/Harvard-Smithsonian(米国)
• [国際共同研究] European Southern Observatory/Max Planck IfA(ドイツ)
• [国際共同研究] National Research Council/Universitat de Montreal/University of Victoria(カナダ)
• [国際共同研究] University of Manchester/Jodrell Bank Observatory/University College London(英国)
• [国際共同研究] ICE/CSIC/Instituto de Astrofisica de Canarias/Universidad de La Laguna(スペイン)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] NRAO/University of Illinois/NASA-AMES(米国)
• [国際共同研究] University of Manchester/Jodrell Bank Observatory/University College London(英国)
• [国際共同研究] Academia Sinica IAA Taiwan(その他の国・地域)
• [国際共同研究] CSIC-IEEC(スペイン)
• [国際共同研究] Queen’s University/University of Victoria/NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics(カナダ)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] University of Manchester/Jodrell Bank Centre for Astrophysics(英国)
• [国際共同研究] CSIC-IEEC(スペイン)
• [国際共同研究] Universidad Nacional Autonoma de Mexico(メキシコ)
• [国際共同研究] National Tsing Hua University(その他の国・地域)
• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] University of Manchester/Jodrell Bank Center for Astrophysics(英国)
• [国際共同研究] University of Manchester/Jodrell Bank Center for Astrophysics(英国)
• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory(U.S.A.)
• [国際共同研究] University of Manchester(英国)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] JCMT BISTRO Observations: Magnetic Field Morphology of Bubbles Associated with NGC 6334 (2023)
  • 著者名/発表者名: Tahani, Mehrnoosh; Bastien, Pierre; Furuya, Ray S.; Pattle, Kate; Johnstone, Doug; Arzoumanian, Doris; Doi, Yasuo; Hasegawa, Tetsuo; Inutsuka, Shu-ichiro; Hiroyuki Nakanishi et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 944 号: 2 ページ: 139-139
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acac81
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Twisted magnetic field in star formation processes of L1521F revealed by submillimeter dual-band polarimetry using the James Clerk Maxwell Telescope (2023)
  • 著者名/発表者名: Fukaya Sakiko、Shinnaga Hiroko、Furuya Ray S、Tomisaka Kohji、Machida Masahiro N、Harada Naoto
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 1 ページ: 120-127
  • DOI: 10.1093/pasj/psac094
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Nearby Evolved Stars Survey II: Constructing a volume-limited sample and first results from the James Clerk Maxwell Telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: Scicluna P, et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 512 号: 1 ページ: 1091-1110
  • DOI: 10.1093/mnras/stab2860
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: Multi-wavelength polarimetry of bright regions in NGC 2071 in the far-infrared/submillimeter range, with POL-2 and HAWC+ (2022)
  • 著者名/発表者名: L. Fanciullo, F. Kemper, K. Pattle, 他
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 512 号: 2 ページ: 1985-2002
  • DOI: 10.1093/mnras/stac528
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Spiral Magnetic Field in a Hub-filament Structure, Monoceros R2 (2022)
  • 著者名/発表者名: Hwang, J. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 1 ページ: 51-51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac99e0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO-2 Survey: Magnetic Fields of the Massive DR21 Filament (2022)
  • 著者名/発表者名: Ching, Tao-Chung; Qiu, Keping; Li, Di; Ren, Zhiyuan; Lai, Shih-Ping; Berry, David; Pattle, Kate; Furuya, Ray; Ward-Thompson, Derek; Johnstone, Doug; Hiroyuki Nakanishi et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 2 ページ: 122-122
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac9dfb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] B-fields in star-forming region observations (BISTRO): magnetic fields in the filamentary structures of Serpens Main (2022)
  • 著者名/発表者名: W. Kwon, K. Pattle, S. Sadavoy, 他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 926 号: 2 ページ: 163-163
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac4bbe
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Erratum: “ALMA CN Zeeman Observations of AS 209: Limits on Magnetic Field Strength and Magnetically Driven Accretion Rate” (2021, ApJ, 908, 141) (2022)
  • 著者名/発表者名: Harrison Rachel E.、Looney Leslie W.、Stephens Ian W.、Li Zhi-Yun、Teague Richard、Crutcher Richard M.、Yang Haifeng、Cox Erin、Fernandez-Lopez Manuel、Shinnaga Hiroko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 927 号: 2 ページ: 239-239
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac551f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: 950/450 micron meter polarization study toward NGC 2071IR in Orion B (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Lyo, J. Kim, S. Sadavo, 他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 918 号: 2 ページ: 85-85
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0ce9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CN Zeeman Observations of AS 209: Limits on Magnetic Field Strength and Magnetically Driven Accretion Rate (2021)
  • 著者名/発表者名: Harrison Rachel E.、Looney Leslie W.、Stephens Ian W.、Li Zhi-Yun、Teague Richard、Crutcher Richard M.、Yang Haifeng、Cox Erin G.、Fernandez-Lopez Manuel、Shinnaga Hiroko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 908 号: 2 ページ: 141-141
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abd94e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Does the magnetic field suppress fragmentation in massive dense cores? (2021)
  • 著者名/発表者名: Palau, Aina; Zhang, Qizhou; Girart, Josep M.; Liu, Junhao; Rao, Ram; Koch, Patrick M.; Estalella, Robert; Chen, Huei-Ru Vivien; Liu, Hauyu Baobab; Qiu, Keping; Li, Zhi-Yun; Zapata, Luis A.; Bontemps, Sylvain; Ching, Tao-Chung; Shinnaga, Hiroko; Ho, Paul T. P.; Ahmadi, Aida; Beuther, Henrik
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 912 ページ: 159-159
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dust polarized emission observations of NGC 6334 (2021)
  • 著者名/発表者名: Arzoumanian D.、Furuya R. S.、Hasegawa T.、Tahani M.、et al.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 647 ページ: A78-A78
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202038624
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: Magnetic Fields Associated with a Network of Filaments in NGC 1333 (2020)
  • 著者名/発表者名: Doi Yasuo、Hasegawa Tetsuo、Furuya Ray S.、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 899 号: 1 ページ: 28-28
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba1e2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strong magnetic field of the peculiar red supergiant VY Canis Majoris (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinnaga Hiroko、Claussen Mark J.、Yamamoto Satoshi、Masumi Shimojo
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union 巻: 13 号: S336 ページ: 391-392
  • DOI: 10.1017/s1743921317010948
• [雑誌論文] Strong magnetic field generated by the extreme oxygen-rich red supergiant VY Canis Majoris (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinnaga, M.J. Claussen, S. Yamamoto, M. Shimojo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan (Letter) 巻: 69 号: 6
  • DOI: 10.1093/pasj/psx110
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] サブミリ波偏波観測で捉えた銀河中心領域の磁気圏に関する考察 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤和樹、新永浩子、古屋玲、鈴木建、柿内健佑、Juergen Ott
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 東アジア天文台 James Clerk Maxwell Telescope サブミリ波高感度偏波観測から明らかにされた超大質量ブラックホール Sgr A*への質量降着における CND と磁場の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤和樹、新永浩子、古屋玲、鈴木建、柿内健佑、Juergen Ott
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] JCMT 2波長偏波観測で見えてきた分子雲コア L1521F の星形成の現場 (2022)
  • 著者名/発表者名: 深谷紗希子、新永 浩子ほか
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Dynamic Mass Outflow and Circumstellar Magnetic Field of A Red Supergiant (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Shinnaga, Mark J. Claussen, Hiroshi Imai, Takeru Suzuki, Anita Richards et al.
  • 学会等名: IAU Symposium 360 Astropol2020
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic Field of an Isolated Massive Star Forming Clump IRAS20126+4104 II. A Study Across A High Spatial Dynamic Range (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Shinnaga, Josep Miquel Girart, Masahiro N. Machida, Kohji Tomisaka et al.
  • 学会等名: IAU Symposium 360 Astropol2020
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic field of a dense core L1521 F in Taurus molecular cloud (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Fukaya, Hiroko Shinnaga, Ray S. Furuya, Masahiro N. Machida, Kohji Tomisaka
  • 学会等名: IAU Symposium 360 Astropol2020
  • 国際学会
• [学会発表] サブミリ波を用いたおうし座分子雲コアL1521F における磁場構造の観測的研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 深谷紗季子、新永 浩子、古屋玲、町田正博、富阪幸治、
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Dynamic Mass Outflow and Circumstellar Magnetic Field of A Red Supergiant (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinnaga H., Claussen, M.J., Imai, H., Oyadomari, M., Suzuki, T., Richards, A., Grey, M., Etoka, S., Yamamoto, S., Shimojo, M., Murakawa, K.
  • 学会等名: IAU Symposium 360 Astronomical Polarimetry 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Interferometric polarization observations towards late-type stars (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Shinnaga
  • 学会等名: Polarimetry in the ALMA era: a new crossroads of astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stellar studies with ALMA (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Shinnaga
  • 学会等名: East Asian ALMA Science Workshop 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Strong magnetic field generated by the extreme red supergiant VY Canis Majoris (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Shinnaga, M.J. Claussen, S. Yamamoto, M. Shimojo
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Strong magnetic field of the peculiar red supergiant VY Canis Majoris (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinnaga, M.J. Claussen, S. Yamamoto, M. Shimojo
  • 学会等名: International Astronomical Union # 336
• [図書] IAU Symposium 360 Astronomical Polarimetry 2020 (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Shinnaga, B-G Andersson, Antonio M. Magalhaes, Edith Falgarone
  • 出版者: Cambridge University Press
• [備考] 電波で探る「胎児星」誕生の瞬間～磁力線を巻き込みながら母体分子雲コア中で成長する様子をとらえた！～
  • URL: https://www.kagoshima-u.ac.jp/topics/2023/02/post-2020.html
• [備考] Battle Between Gravity and Magnetic Fields -JCMT
  • URL: https://www.eaobservatory.org/jcmt/2023/02/l1521f/
• [備考] 学術雑誌pasj表紙掲載の記者会見を行いました
  • URL: http://agarc.sci.kagoshima-u.ac.jp/
• [備考] 電波で探る「胎児星」誕生の瞬間～磁力線を巻き込みながら母体分子雲コア中で成長する様子をとらえた！～
  • URL: https://grad.eng.kagoshima-u.ac.jp/info/20230214topic/
• [備考] Master Student Captured a “Fetal Star” in Growth
  • URL: https://grad.eng.kagoshima-u.ac.jp/uncategorized/20230302topic/
• [備考] 【研究成果】巨大星の最期・超新星爆発直前にとらえた強力な磁場
  • URL: https://www.kagoshima-u.ac.jp/topics/2018/04/post-1377.html
• [備考] 【研究成果】巨大星の最期・超新星爆発直前にとらえた強力な磁場 鹿児島大学理学部 新永研究室
  • URL: https://www.kagoshima-u.ac.jp/topics/2018/04/post-1377.html
• [備考] Strong Magnetic Field discovered in VY CMa
  • URL: https://sites.google.com/site/pressreleasesshinnagagroup/20171001-strong-magnetic-field-vy-cma
• [備考] 【天文学】巨大星の最期・超新星爆発直前にとらえた強力な磁場とは？オックスフォード大学出版局
  • URL: https://twitter.com/OUPAcJapan/status/981750780532273152
• [備考] The Late Evolution of a Massive Red Supergiant
  • URL: https://science.nrao.edu/enews/11.4/
• [備考] 【研究成果】巨大星の最期・超新星爆発直前にとらえた強力な磁場 鹿児島大学理学部 新永研究室
  • URL: https://sites.google.com/site/pressreleasesshinnagagroup/20171001-strong-magnetic-field-vy-cma/japanese
• [学会・シンポジウム開催] IAU Symposium 360 Astronomical Polarimetry 2020 (2021)
• [学会・シンポジウム開催] IAU 336 Astrophysical Masers: Unlocking the Mysteries of the Universe (2017)