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Abstract: 2017年頃からの稼働を予定している次世代重力波望遠鏡によって、 連星中性子星合体からの重力波が直接検出されることが期待されています。 しかし、重力波による位置決定精度は数10平方度程度であり、 重力波源の天体物理学的な起源を明らかにするためには、 電磁波観測による天体の同定が必要不可欠です。 談話会では、(1) このような突発天体を探すために、 私たちが木曽観測所シュミット望遠鏡やすばる望遠鏡を用いて行っているサーベイの現状と (2) 連星中性子星合体から期待される電磁波放射の理論的研究を紹介します。 これらをもとに、重力波天文学時代にどのような電磁波観測が必要かを議論します。
Abstract:ドームふじ基地は昭和基地から1000km内陸の高地にある 日本の南極基地である。標高3800m、気温-20~-80℃の環境のため 大気中の水蒸気が極めて少なく、1THz以上の領域でも大気の窓が 開くと期待される。筑波大学、東北大学、極地研究所を中心とした グループはドームふじ基地に10m級のテラヘルツ望遠鏡、2.5m級の 赤外線望遠鏡を設置し、この南極の大気を活かした天文観測を実現 すべくサイト開拓と望遠鏡開発を進めている。 テラヘルツ望遠鏡の設置に向け、私たちはプロトタイプとなる 可搬型サブミリ波望遠鏡を開発した。可搬型望遠鏡は30cmの口径と、 500GHz帯ヘテロダイン受信機を備え、南極での望遠鏡運用技術の 獲得とサイエンスの実証を目的にサブミリ波輝線、CO(J=4-3)輝線 および[CI](3P1-3P0)輝線での銀河面サーベイを行う。本講演では、 南極望遠鏡計画と開発した可搬型望遠鏡を紹介し、ドームふじ基地 での運用に先立ちチリで実施した試験観測の結果およびテラヘルツ 望遠鏡開発の進捗を報告したい。
Abstract: N体シミュレーションは星一つ一つの運動を計算することで、恒星系全体の進化 を明らかにすることができる強力なツールである。N体シミュレーショ ンを用いた 星団の力学的進化に関する研究は、長年主流だった球対称かつ力学平衡の理想的な モデルから、近年、より現実の星形成領域に近いフィラメ ント状やクランプ状の 構造を模したモデルへと移行しつつある。今回の談話会では、基礎となる 球対称モデルから、分子雲のフィラメント構造に沿った 星形成を仮定したモデルまで、 星団の力学的進化という視点から紹介する。
Abstract: The magnetic field of astrophysical objects is generated by the dynamo effect: an instability that converts kinetic energy into magnetic one. Since the beginning of the 20th century, it is known that the magnetic field of the Earth does not remain of same direction at all time but from time to time it reverses and changes polarity. I will show results of recent laboratory experiments in which a magnetic field is generated by dynamo effect and reverses in an apparently random manner. I will explain what mechanism is responsible for magnetic field reversals in the experiment and show that this mechanism explains several properties of the dynamics of the Earth's magnetic field.
Abstract: 初期宇宙で生まれた星(初代星)は銀河系の星と比べると質量が大きかったと考えられている。具体的にその典型質量が
いくらだったのか、またその質量分布がどんな形をしていたのかという問題は最も基本的かつ未解決の問題である。 このセミナーでは、特に最近活発に議論されているこの初代星の質量、質量分布問題の最近の進展についてまとめる。 星質量が決定される過程では、原始星誕生後のガス降着段階(又は後期段階)にどれほど星質量が増加するかが鍵を握る。 最近の進展はこの時期の進化の多次元輻射流体シミュレーションが可能になったことが大きい。大まかには、星周円盤の 重力不安定による分裂、原始星からの輻射フィードバック等により個々の星に降り積もるガス質量が下がるため、最終的に得られる 星質量は以前考えられていたより低いというのが主な論調である。これは銀河系の金属欠乏星の組成分布から期待される質量域と 合うため好まれる傾向がある。統計的な研究も進み、具体的な質量分布を理論的に導く試みもなされている。その一で、z>6で すでに10^9Msunを上回る超巨大ブラックホールが存在することが観測的に知られるようになり、この起源として超大質量天体の 形成可能性も並行して議論されている。これらの現状とともに、さらなる将来展望も合わせてお話ししたい。
Abstract: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) はベンゼン環が多重縮合した構造を持った分子であり， 星間ダストの主要な構成要素の 1 つであると考えられている．紫外線を赤外線に変換して放射する メカニズムから， PAH の放射は星間輻射場強度の指標としても注目されている．銀河系において PAH は 主に低質量の晩期型星の周りで生成されると考えられているが，晩期型星のどの段階で PAH が 形成されるのかはよくわかっていない．また，星周環境にある PAH と星間空間で観測される PAH では 系統的に性質が異なっていることが示唆されているが，この違いが何に起因するのかもよくわかっていない． 談話会では PAH に関する最新の研究を交えつつ，Subaru/COMICS や AKARI/IRC の観測から 明らかになった晩期型星まわりの PAH の性質について紹介する．
Abstract: 星形成銀河の星間物質の物理状態を理解することは銀河進化を探る上で欠かせない. 特に, 気相の 重元素量と電離パラメーターは重要な性質である. しかし, これまでは銀河の化学進化研究に直結する 重元素量が集中的に研究され, 電離パラメーターの研究は十分に進んでいない. そこで我々は 電離パラメーターの系統的研究を z=0-3 の銀河に対して行った. 電離パラメーターの赤方偏移進化, 重元素量や銀河の基本的性質 (星質量, 星形成率) との関係について紹介しながら, 電離パラメーターの 重要性を再確認していく. また, 電離パラメーターは電離光子の銀河外脱出とも深く関連することが 明らかとなった. 特に高い電離パラメーターが観測されている Ly-alpha 輝線銀河に着目しつつ, 本談話会では電離光子の銀河外脱出の起源についても議論する.
Abstract: Long-duration gamma-ray burst (GRB)は、大質量星の爆発に関係しており、 従って分子ガスを伴う星形成領域に存在すると考えられている。しかし、これまでの GRB母銀河におけるCO分子輝線（分子ガスのトレーサー）探査では、放射は全く 検出されてこなかった。GRB残光のスペクトル中の吸収線として検出されたことはあるが、 吸収線は視線方向の情報しか得られないため、GRB発生領域における一般的な特性を 示しているかどうか明らかではない。 我々は、ALMAを用いて2つのGRB母銀河 (GRB020819 at z=0.41, GRB051022 at z=0.81) の CO輝線及び1.2mm連続波の観測を行った。その結果、両銀河においてCO輝線と連続波を、 空間分解して検出することに成功した。CO輝線を検出したのはGRB母銀河では初めてである。 十分に空間分解できたGRB020819母銀河では、分子ガスは母銀河中心の星形成領域では 検出されたが、GRBが発生した星形成領域では検出されなかった。一方で連続波は GRB発生場所で強く検出された。連続波は、その検出位置やSED等から星形成活動に 起因するダスト熱放射であると考えられる。GRB発生場所での分子ガス/ダスト質量比（<9-14）は、 天の川銀河や近傍・遠方の星形成銀河における値よりも有意に小さい。この要因として、 GRBが発生した星形成領域に存在する大質量星からの強いUV輻射場によって分子ガスが 散逸されたことが考えられる。
Abstract: For the generalized Fermi-Dirac integrals, $F_k(\eta,\beta)$, of orders $k=-$1/2, 1/2, 3/2, and 5/2, we explicitly obtained the first 11 terms of their Sommerfeld expansions. The main terms of the last three orders are rewritten so as to avoid the cancellation problem. If $\eta$ is not so small, say not less than 13.5, 12.0, 10.9, and 9.9 when $k=-1/2$, $1/2$, $3/2$, and $5/2$, respectively, the first 8 terms of the expansion assure the single precision accuracy for arbitrary value of $\beta$. Similarly, the 15-digits accuracy is achieved by the 11 terms expansion if $\eta$ is greater than 36.8, 31.6, 30.7, and 26.6 when $k=-1/2$, $1/2$, $3/2$, and $5/2$, respectively. Since the truncated expansions are analytically given in a closed form, their computational time is sufficiently small, say at most 4.9 and 6.7 times that of the integrand evaluation for the 8- and 11-terms expansions, respectively. When $\eta$ is larger than a certain threshold value as indicated, these appropriately-truncated Sommerfeld expansions provide a factor of 10-80 acceleration of the computation of the generalized Fermi-Dirac integrals when compared with the direct numerical quadrature.
