銀河中心の磁場と動力学
はじめに
- 銀河系中心近傍の CO などの観測から得られる位置–速度図には、
特徴的な平行四辺形の形状が現われることが知られている。この平行四辺形形状は
ガスの円運動の軌道成分だけでは説明ができず、バルジ中の天体が形作る棒状成分の
重力ポテンシャルによる非円軌道成分を反映しているものと、これまで説明されてきている。
一方で銀河系中心付近では、太陽系近傍の星間空間に比較してはるかに強い磁場の 存在が示唆されており、Fukui et al.(2006) による磁気浮力による磁気ループの 観測などからも分かるように、ガス成分の動力学にも磁場が大きな影響を与えるものと 考えられる。しかしながらこれまで、磁場とガスの運動は別個の研究対象と捉えられて きた感があり、銀河系中心領域の磁気流体力学過程は詳細に調べられていない。 銀河中心付近の磁気流体数値実験
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そこで我々は、棒成分を考慮しない軸対称な重力ポテンシャルの存在下で 3 次元磁気
流体数値実験を行い、磁気乱流による非円軌道運動の励起の可能性を精査した。遠心力
と、銀河中心ブラックホール、バルジ成分、円盤成分の重力場、および、圧力勾配力の
大域的な力の釣り合いの結果、回転周波数は動径座標に対して一般には単調依存となら
ない。結果として差動回転の強さが場所毎に異なり、差動回転強度により決まる磁力線
の巻き込みと磁気回転不安定性による磁場増幅が非一様に起き、定常乱流状態となった
後の磁場強度にもムラが生じる。このため乱流的磁場による角運動量輸送と磁気圧勾配
力のムラが発生し、回転速度と比較して無視できない程度の動径方向速度が間欠的に
生じる。その結果、数値実験から得られる位置–速度図にも、時間と共に変形を繰り返す
平行四辺形が現れた。
棒形状の恒星重力ポテンシャルが無くとも、磁場過程がガス成分の非円軌道運動を十分 説明し得るということであり、この成果は銀河系中心近傍領域のガスの動力学における 磁場の重要性を端的に示すものである。
シミュレーション結果; 白線が磁力線で色は密度の等値面である．
シミュレーションから得られた位置-速度図