Infrared Mapping of Magnetic Fields in Star-Forming Regions in the Milky Way

银河系恒星形成区域磁场的红外测绘

基本信息

  • 批准号:
    1412269
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 63.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-07-01 至 2018-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Many galaxies in the Universe have large spiral-shaped structures in flat disks. Those structures consist of gas and stars, many of whose properties are governed by processes involving magnetic fields. This project is a study of such structures in our own Milky Way galaxy using observations at near-infrared wavelengths. Catalogs containing thousands of times more detections than available previously will be produced for general astronomical use and released to the entire scientific community. Three graduate students will be trained in using various aspects of these data to study topics ranging from star formation in the Milky Way to comparing it to the properties of other nearby galaxies like our own. The Galactic magnetic B-field has barely been characterized and its influence on the interstellar medium (ISM) is poorly known. Comprehensive analysis of the recently completed Galactic Plane Infrared Polarization Survey (GPIPS) data set will provide an important leap forward. This will include quantitative tests of models of the Galactic B-field in the disk as well as identifying the locations and natures of the regions in the disk now seen to exhibit strong departures from the general disk-parallel B-field alignment. Connecting what is seen in the GPIPS data for the Milky Way disk to large-scale B-fields in nearby edge-on galaxies will provide vital context as well as test whether the B-fields traced by synchrotron radio polarization, arising from hot plasma, connect smoothly to the B-fields in the cool, star-forming ISM. Deeper observations of important Galactic regions will answer B-field related questions with milli-parsec resolution in quiescent and star-forming sites and provide key tests of the two B-field model paradigms (strong vs weak fields). Studies resulting from using the Mimir instrument and from GPIPS provide vital B-field context, from the diffuse outer ISM layers of molecular clouds into the dense, core regions. New, K-band Mimir polarimetry of infrared dark clouds and well-known massive cloud core star formation regions will reach deep enough to provide context for the high column density zones observed with millimeter and submillimeter interferometric polarimetry. GPIPS and Mimir data products have impact outside the study of B-fields in the ISM. Community use of GPIPS data will yield new findings on stars, stellar evolution, star clusters, and Galactic structure and assembly. Project support of GPIPS data products and software ensure their utility and legacy. The program of bringing undergraduate and graduate students to Arizona to operate Mimir on the Perkins telescope for class-based projects will continue and will include high school students participating in BU's RISE summer program. Though modest in numbers (~100 students in 8 years), these trips to the telescope have had profound personal and career impact on the students participating, be they from graduate or undergraduate observational classes or from the introductory, non-majors astronomy courses at BU. Public presentation opportunities at the Boston Museum of Science, BU Astronomy Department?s weekly open nights, and elsewhere will be actively pursued for this project. Finally, three graduate students will complete PhDs and several undergraduates and High School students will gain valuable research experience.
宇宙中的许多星系在扁平的圆盘中都有巨大的螺旋形结构。这些结构由气体和恒星组成,其中许多特性受到涉及磁场的过程的控制。 该项目是利用近红外波长的观测来研究我们银河系中的此类结构。 包含比以前多数千倍的检测结果的目录将用于一般天文学用途,并向整个科学界发布。 三名研究生将接受培训,使用这些数据的各个方面来研究从银河系中的恒星形成到将其与其他附近星系(例如我们自己的星系)的特性进行比较等主题。 银河系 B 磁场几乎没有被表征过,其对星际介质 (ISM) 的影响也鲜为人知。对最近完成的银河平面红外偏振巡天(GPIPS)数据集的综合分析将带来重要的飞跃。这将包括对盘中银河 B 场模型的定量测试,以及确定盘中目前发现与一般盘平行 B 场排列有很大偏差的区域的位置和性质。将银河系圆盘 GPIPS 数据中看到的内容与附近边缘星系中的大规模 B 场联系起来,将提供重要的背景信息,并测试由热等离子体产生的同步加速器射电偏振追踪的 B 场是否能够顺利地连接到凉爽的恒星形成 ISM 中的 B 场。对重要银河区域的更深入观测将以毫秒差距分辨率回答静止和恒星形成地点的 B 场相关问题,并提供两种 B 场模型范式(强场与弱场)的关键测试。使用 Mimir 仪器和 GPIPS 进行的研究提供了重要的 B 场环境,从分子云的扩散外 ISM 层到致密的核心区域。红外暗云和著名的大质量云核恒星形成区域的新型 K 波段米米尔偏振测量将达到足够深的深度,为用毫米和亚毫米干涉偏振测量观测到的高柱密度区域提供背景。 GPIPS 和 Mimir 数据产品在 ISM 的 B 场研究之外也具有影响力。 GPIPS 数据的社区使用将产生关于恒星、恒星演化、星团以及银河结构和组装的新发现。 GPIPS 数据产品和软件的项目支持确保了它们的实用性和传承性。将本科生和研究生带到亚利桑那州,在珀金斯望远镜上操作 Mimir 进行课堂项目的计划将继续进行,并将包括高中生参加 BU 的 RISE 夏季计划。虽然人数不多(8 年约 100 名学生),但这些望远镜之旅对参与的学生产生了深远的个人和职业影响,无论他们是研究生或本科生观测班的学生,还是波士顿大学非专业天文学入门课程的学生。该项目将积极寻求在波士顿科学博物馆、波士顿大学天文学系每周开放之夜以及其他地方的公开演讲机会。最后,三名研究生将完成博士学位,几名本科生和高中生将获得宝贵的研究经验。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multiwavelength Polarimetry of the Filamentary Cloud IC 5146. II. Magnetic Field Structures
丝状云 IC 5146 的多波长偏振测定。 II.
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ab5c1c
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wang, Jia-Wei;Lai, Shih-Ping;Clemens, Dan P.;Koch, Patrick M.;Eswaraiah, Chakali;Chen, Wen-Ping;Pandey, Anil K.
  • 通讯作者:
    Pandey, Anil K.
Proper Motion of the Faint Star near KIC 8462852 (Boyajian's Star)—Not a Binary System
KIC 8462852(博亚吉安之星)附近暗星的固有运动——不是双星系统
  • DOI:
    10.3847/2041-8213/aab492
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Clemens, Dan P.;Maheshwari, Kush;Jagani, Roshan;Montgomery, J.;El Batal, A. M.;Ellis, T. G.;Wright, J. T.
  • 通讯作者:
    Wright, J. T.
Probing Interstellar Grain Growth through Polarimetry in the Taurus Cloud Complex
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/abc6b0
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Vaillancourt;B. Andersson;D. Clemens;V. Piirola;Thiem C. Hoang;E. Becklin;Miranda Caputo Lincoln Laboratory-Miranda-Capu
  • 通讯作者:
    J. Vaillancourt;B. Andersson;D. Clemens;V. Piirola;Thiem C. Hoang;E. Becklin;Miranda Caputo Lincoln Laboratory-Miranda-Capu
Magnetic Field Uniformity Across the GF 9-2 YSO, L1082C Dense Core, and GF 9 Filamentary Dark Cloud
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/aae2af
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Clemens;A. M. El-Batal;C. Cerny;S. Kressy;G. Schroeder;T. Pillai
  • 通讯作者:
    D. Clemens;A. M. El-Batal;C. Cerny;S. Kressy;G. Schroeder;T. Pillai
Magnetic Fields and Star Formation around H II Regions: The S235 Complex
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/abe9b1
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Devaraj;D. Clemens;L. Dewangan;A. Luna;T. Ray;J. Mackey
  • 通讯作者:
    R. Devaraj;D. Clemens;L. Dewangan;A. Luna;T. Ray;J. Mackey
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使用磁粒子成像 (MPI) 绘制静息态功能连接图
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    $ 63.79万
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  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 63.79万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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