Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

星形成 / サブミリ波 / 星間分子雲 / 銀河系 / 電波望遠鏡 / 中性炭素原子 / テラヘルツ / 超伝導 / 熱伝導

本研究では、銀河系星間ガスの相変化を観測的に捉えることを念頭におき、以下の2つの研究を展開した。第一は、銀河系におけるプラズマ相を窒素イオンのスペクトル線(1.46THz)でトレースするためのテラヘルツ帯HEBミクサ受信機の開発であり、第二は中性炭素原子スペクトル線を用いた原子ガス相から分子ガス相への変化、即ち、星間分子雲の形成過程の研究である。
HEBミクサ受信機の開発では、国立天文台野辺山観測所の素子製作装置群を用い、Nbを超伝導物質に用いたHEBミクサ素子の開発を行った。電子ビーム描画装置を用いて数100nmサイズのマイクロブリッジ構造をもつ素子をリフトオフ法によって製作するプロセスを確立した。製作した素子を導波管マウントに装着して800GHz帯での動作試験を行ったところ、ミクサとしての動作を確認することができた。素子製作の歩留まりが悪いという問題があるものの、テラヘルツ帯高感度受信器の要となるミクサ素子の製作に目処をつけることができたことは、大きな前進と言える。
一方、富士山頂サブミリ波望遠鏡を用いて、近傍星間分子雲における中性炭素原子のサブミリ波スペクトル線の広域観測を展開した。とくに、近傍の大質量星の輻射にさらされているブライトリム雲について、系統的な観測を行った。IC1396領域およびλOri領域の観測から、中性炭素原子の分布がおもに分子雲の化学進化によってきまっており、ブライトリムに付随する部分は僅かな寄与であることを明らかにした。他の領域の観測と併せ、中性炭素原子サブミリ波スペクトル線が星間分子雲形成を調べるよいトレーサーであることが示された。

テラヘルツ / サブミリ波 / 星間分子雲 / 銀河系 / 電波望遠鏡 / 中性炭素原子 / 超伝導 / 電波天文学 / 中世炭素原子 / 星間化学

本研究では、富士山頂サブミリ波望遠鏡を用いて中性炭素原子のサブミリ波輝線の広域観測を実現するために、超伝導受信機の低雑音化をすすめた。その結果、492GHz帯で受信機雑音温度120K(DSB)を実現した。また、809GHz帯の受信機の開発にも成功しNbを用いたものとしては世界最高レベルの580(DSB)を実現した。その上でこれらの受信機を富士山頂サブミリ波望遠鏡に搭載して観測を行なった。
本研究によって、牡牛座分子雲、オリオン座分子雲など代表的近傍星間分子雲について中性炭素原子のサブミリ波スペクトル線(492GHz)の広域分布がかってない規模で明らかになった。また、中性炭素原子のもう一つのサブミリ波スペクトル線(809GHz)についても、オリオンKL, DR21などの代表的星形成領域においてそのスペクトルの分布を初めて明らかにした。これらにより、星間分子雲における中性炭素原子の起源が単に光解離領域によるのではなく、星間分子雲の形成、進化に深く関連していることがはじめて観測的に示された。これは、物質的な視点から星間分子雲の進化を捉える新しい方法論を提示したものと言える。
本研究は平成11年度から14年度の4年計画で立案されたが、予想よりも順調に進めることができた。そこで、最終年度前年度の平成14年に基盤研究(A)「テラヘルツ・ヘテロダインセンシングで探る銀河系星間ガスの相変化」を申請し、採択された。そのため、本研究は平成13年度をもって終了した。

【研究分担者】
岡朋治	東京大学	大学院・理学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
野口卓	国立天文台	電波天文学研究系	助教授	(Kakenデータベース)
池田正史	理化学研究所	計算科学技術推進室	基礎科学特別研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
野口卓	国立天文台	電波天文学研究系	助教授	(Kakenデータベース)
関本裕太郎	国立天文台	電波天文学研究系	助教授	(Kakenデータベース)
岡朋治	東京大学	大学院・理学系研究科	助手	(Kakenデータベース)