KAGONMAプロジェクト: 星の誕生が分子雲に与える影響範囲を知る

概要
「宇宙は真空」と言われますが、実際には非常に薄いガスが莫大な範囲に広がって存在しています。そのような広がったガスからどのようにして星が生まれるのか、星が生まれるような場所はどのような特徴があるのかを解明することは天文学の大きな課題の一つです。この課題に取り組むため、星の生まれる現場である分子雲と呼ばれる天体が、星の誕生によってどのような影響を受けるのかを調査しました。鹿児島大学を中心とした研究グループでは「分子雲の温度」に着目し、アンモニア分子が放射する電波を用いて、様々な分子雲について全体を覆う広い範囲を観測しました。この観測計画は「野辺山45m鏡を用いた鹿児島大学を中心とした天の川銀河天体のアンモニア分子輝線マッピング」の英名を略して「KAGONMA」と名づけました。 このプロジェクトによる大質量星形成領域W33での観測の結果、W33 Mainにおける分子ガスの温度上昇は、分子雲内部の星形成活動によって形成されたHII領域が原因であり、その影響範囲は限定的であることを示しています。さらに、アンモニア分子の吸収線が検出され、他の分子雲では検出されていない珍しいタイプのものであることがわかりました。この結果は、KAGONMAプロジェクトの最初の観測成果です。

研究背景とKAGONMAプロジェクト
　太陽のような自ら光る星は、宇宙空間に広がっているガスが重力で寄せ集まることで誕生します。このような星の誕生には、外部からの影響がなく星が生まれる「自発的星形成」と、外部からの影響により星の誕生が誘発される「誘発的星形成」と呼ばれるメカニズムが考えられています。誘発的星形成の中には、宇宙空間で比較的密度の高い「分子雲」と呼ばれる天体が衝突することや、大質量星が誕生することで形成される電離水素領域(HII領域)の膨張によって周囲のガスが圧縮されるといったメカニズムが提唱されてきました。
　外部から影響を受けた分子雲は周囲の環境と比べると何かしらの変化が見られると予想できます。外部からの影響だけでなく、分子雲内部での星の誕生でも周囲の環境に影響を与えるはずです。これらの影響が分子雲内部での星の誕生にどのように寄与しているのかを調べるために、星が誕生している場所だけでなく、その周辺にも存在している分子ガスを覆う広い範囲の密度や温度を調査することを考えました。特に、我々のグループでは、分子雲の温度分布に着目した観測を実施するため、アンモニア分子から放射されている電波を使いました。
　アンモニア分子は1960年代に宇宙空間で発見された３個以上の原子で構成される最初の分子です。これまでに世界中の望遠鏡によって多くの観測が実施されてきました。この分子輝線は、周波数23GHz帯の比較的狭い周波数帯域に異なる励起状態にある輝線が多く検出できることが特徴です。また、同じ励起状態にある輝線が複数本の超微細構造線に分離する分子輝線でもあります。これらの特徴によって、分子雲の密度や温度などの物理量を比較的容易に求めることができます。
　我々は、野辺山レガシープロジェクトの一つである「FUGIN」プロジェクトのデータを元に観測候補天体を72天体選出し、2016年ごろから観測を開始しました。このアンモニア分子を使った分子雲の温度分布を測定するプロジェクトを「Kagoshima galactic object survey with the Nobeyama 45-meter telescope by mapping in ammonia lines( 野辺山45m鏡を用いた鹿児島大学を中心とした天の川銀河天体のアンモニア分子輝線マッピング)」を略して「KAGONMA」と名づけました。