星誕生の謎を解く磁場の渦巻き—ALMAが初めて捉えた原始星ジェット
ペルセウス分子雲の中にある若い連星系「NGC 1333 IRAS 4A」から放出されるジェットを駆動する磁場が、初めて詳細に観測された。アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）による観測で、数十年前から理論的に予測されていた「トロイダル（環状）磁場」が実際に存在することが確認されたのだ。
この成果は学術誌『Nature Communications』に「原始星外流における優位なトロイダル磁場の解明」と題して掲載された。台湾の国立清華大学天文学研究所・物理学部および米国立電波天文台のタオ・チョン・チン氏が筆頭著者を務めている。
数十年の理論が観測で実証される
原始星が形成される際、その周囲には降着円盤と呼ばれる回転するガス円盤が生成される。新生星はこの円盤から物質を吸収して成長していくが、同時に強力なジェットとして一部の物質を放出する。このジェット放出は星の成長に不可欠な現象だ。円盤から星に落下してくる物質は大きな角運動量を持っているため、その余剰エネルギーを放出する仕組みがなければ、物質は円盤内で永遠に回転するばかりで星は成長しない。星の磁場がこのプロセスに関わっていることは長年知られていたが、具体的なメカニズムは謎に包まれていた。
チン氏と共著者らの説明によると、磁気遠心力モデルでは「ポロイダル磁場が降着円盤からジェットを放出し、高速回転するガスがこれを環状の幾何学的形状にねじって、磁気フープ応力によってジェットをコリメート（直進化）・加速する」とされてきた。しかし「原始星風におけるトロイダル磁場は観測的には未解明のままだった」と研究チームは述べている。
ALMAが「見えない磁場のじょうご」を可視化
NGC 1333 IRAS 4Aは地球から約960光年離れたペルセウス分子雲内の若い連星で、ALMAはこの天体の一酸化炭素（CO）放出ガスの微弱な偏光を観測することで磁場の強度と形態を追跡した。観測データから、磁場がジェットの流れに垂直に巻きついており、かつ流れの回転と一致した方向に配置されていることが明らかになった。これはまさに理論が予言していたトロイダル磁場の姿である。
磁場の強度は数千分の一ガウス程度で、家庭用磁石と比較すれば極めて弱い。しかし天文学的な観点からは異なる。研究チームによれば、この磁力は「原始星から数百天文単位の距離でジェット外流をコリメート・加速するに十分」だという。
チン氏は声明の中で「これはALMAによる初めての観測であり、原始星から数百天文単位の規模でミリガウス級トロイダル磁場の最高分解能観測だ。数十年前の星形成理論が正しいことを証明し、太陽のような星がいかに誕生し、強力な宇宙ジェットを放射するのかを明らかにするもの」と述べている。
NGC 1333 IRAS 4Aのジェットは数百天文単位の長さに過ぎず、他にはより壮大なジェットも存在する。銀河系では最長で32.6光年に達するジェットが発見されているが、これほど詳細に観測・分析された例はない。
出典: Universe Today
