円盤銀河における磁場と宇宙線及び多相星間物質の大域的構造の研究

星間物質の大域的構造モデルの最大の問題は、銀河円盤から銀河ハローへと鉛直方向に向かうに従い、磁場や宇宙線のエネルギーが星間物質の熱エネルギーと運動エネルギーの総和より大きくなってしまうという、「非熱的エネルギー過剰問題」である。こういった星間物質構造の理解は近年その必要性が高まっているにも関わらず1990年初頭でその進展が止まっている。従って、この「銀河円盤における星間物質の大域的構造モデル」を再考察することが本研究の目的である。熱的な多相星間媒質構造の効果を含めた銀河円盤の磁気回転不安定性の研究によると,平均的な縦磁場の大きさが0.3マイクロガウス程度あれば,観測結果を説明できるほどに乱流磁場が生成されることがわかってきた。この解析結果が正しければ、銀河円盤における磁気圧はガス圧を完全に凌駕しており、解くべき理論的問題は「平均的にこの程度の磁場を高銀緯の構造(銀河ハロー)から維持するメカニズムを解明すること」に帰着することになる。そのため、本年度も現実的な状態方程式の場合の磁気回転不安定性の飽和レベルが縦磁場強度にどのように依存しているかを吟味した。また、示唆される円盤内縦磁場強度が維持されるには銀河ハローにおいてどのような磁場分布になっているかを調べ、銀河ハローの磁気流体力学モデルを構成した。さらに、その妥当性について、米国及び豪州の銀河構造観測の専門家と議論してモデルの評価を行った。その結果、銀河ハローでの星間媒質の分布に関する重要な情報がハローでの銀河回転速度分布の最近の観測結果の中に見出された。この点については、現在も国内外の研究者と研究を続けており、論文を執筆する予定である。なお、銀河内の星間媒質の研究においては、媒質の多相性の効果の理解が決定的に重要であり、磁場の効果を含めた星間媒質の熟的不安定性の研究を勢力的に遂行した。

星間物質の大域的構造モデルの最大の問題は、銀河円盤から銀河ハローへと鉛直方向に向かうに従い、磁場や宇宙線のエネルギーが星間物質の熱エネルギーと運動エネルギーの総和より大きくなってしまうという、「非熱的エネルギー過剰問題」である。こういった星間物質構造の理解は近年その必要性が高まっているにも関わらず1990年初頭でその進展が止まっている。従って、この「銀河円盤における星間物質の大域的構造モデル」を再考察することが本研究の目的である。熱的な多相星間媒質構造の効果を含めた銀河円盤の磁気回転不安定性の研究によると,平均的な縦磁場の大きさが0.3マイクロガウス程度あれば,観測結果を説明できるほどに乱流磁場が生成されることがわかってきた。この解析結果が正しければ、銀河円盤における磁気圧はガス圧を完全に凌駕しており、解くべき理論的問題は「平均的にこの程度の磁場を高銀緯の構造(銀河ハロー)から維持するメカニズムを解明すること」に帰着することになる。そのため、本年度も現実的な状態方程式の場合の磁気回転不安定性の飽和レベルが縦磁場強度にどのように依存しているかを吟味した。また、示唆される円盤内縦磁場強度が維持されるには銀河ハローにおいてどのような磁場分布になっているかを調べ、銀河ハローの磁気流体力学モデルを構成した。さらに、その妥当性について、米国及び豪州の銀河構造観測の専門家と議論してモデルの評価を行った。その結果、銀河ハローでの星間媒質の分布に関する重要な情報がハローでの銀河回転速度分布の最近の観測結果の中に見出された。この点については、現在も国内外の研究者と研究を続けており、論文を執筆する予定である。なお、銀河内の星間媒質の研究においては、媒質の多相性の効果の理解が決定的に重要であり、磁場の効果を含めた星間媒質の熟的不安定性の研究を勢力的に遂行した。