宇宙メーザー研究のこれから

位置天文や干渉計などで探る恒星物理研究会
@国立天文台 2008/02/19
メーザー観測の発展
試練を迎える宇宙メーザー研究
今井裕
（鹿児島大学理学部）
メーザー研究のインパクト

天然メーザーの発見（1960年代）
 メーザー物理学の聡明期(1970ー1990年）
 OH, H2O, SiO, CH3OH, HCN, H2CO….

VLBI天文学：宇宙を理解する重要な分野
 銀河系スケール(~kpc)での直接距離計測
統計視差法・モデルフィット法・年周視差法
 巨大ブラックホールの直接的存在確認
 原始星・変光星に肉薄するスケールのガス運動
(マイクロジェット・真円バブル・老星ジェット）
恒星物理学（変光星）分野へのインパクト

ミラ型変光星からの
非等方的な質量放出
(SiO)
QuickTimeý Ç²
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ÅB
SiO masers in TX Cam
(Diamond & Kemball 2003)
星の直径
恒星物理学（変光星）分野へのインパクト
ミラ型変光星からの
非等方的な質量放出
(SiO)
 衝撃波の外側への
伝搬と質量放出流の
加速 (H2O)
 Super wind (OH)



t~2,000 yr
dM/dt~10-3 Msunyr-1
H2O masers in RT Vir
(Imai et al. 2003)
QuickTimeý Ç²
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ÅB
星の直径
「宇宙の噴水」
AGB/post-AGB星ジェット@H2Oメーザー

AGB星（脈動変光星）からの高速双極ジェット
 水メーザーで検出できるタイムスケールは100年未満
 2007年までに11天体確認
 高速ジェットの形成メカニズム



連星系駆動が支持されている(角運動量輸送問題）
コンパクト星+AGB星
単一星からでも駆動は可能?
(third dredge up以降の
恒星対流層の恒星中心部への相対的な浸透）
W43Aの場合：
H2Oメーザーで見えるジェットの根元とSiOメーザーで見える
双円錐ガス流の根元の位置が4mas (~10AU)の範囲で一致
「宇宙の噴水」
AGB/post-AGB星ジェット@H2Oメーザー

単独星でも駆動できる？（赤道流+SiOメーザーの場所）
W43A
H2O masers (Imai & Diamond 2007)
SiO (Imai et al. 2005)
宇宙の噴水は
中質量星起源？

8kpc遠方までの年周視差・
経年運動計測
Galactic
rotation
H2O masers in IRAS 19134+2131 (D=8.0+0.9-0.7 kpc)
(Imai, Sahai & Morris 2007)
宇宙の噴水は中質量星起源？



双極ジェットを持つ惑星状星雲の銀河面垂直方向での
分布スケール高さ: ~100 pc (Manchado 2004)
銀河面から 650 pc 離れている: travel time > 108 yr
星の質量は 5 Msun未満
Location of IRAS 19134+2131 (Imai, Sahai & Morris 2007)
試練を迎える宇宙メーザー研究

VLBI(VERA, VLBA, EVN)メーザー研究の主流



高精度位置計測（年周視差・永年運動・内部運動計測）
偏波計測（磁場計測）
誰もが注目するテーマの探求が今後できるのか？

VLBI研究対象メーザー源： ~1,000天体
(cf 銀河系内の星~2000億個, GAIA観測対象~1億個）
 重要な進化段階でメーザー星が見える？
 重要な天体にメーザー星が存在する？
銀河系内ミラ型変光星の周期ー光度関係
１直線に乗らない！距離尺度として有効？
 ミラ型変光星の物理に興味がシフトしつつある
 長周期側(Log P>2.7)の測量が重要

OH/IR星はこう見える
IRAS 18286-0959
W43A
Spitzer/GLIMPSE images
(Deguchi et al. 2007)
IRAS 18460-0151
近赤外線でも星周縁に埋もれて星本体が見えないものもある
 質量放出率 dM/dt~10-5 ー10-3 Msunyr-1
 継続期間 <104 yr
 大質量星を含む若い大質量星団にSiOメーザー源発見
(Nakashima & Deguchi 2007) >>> OH/IR星の存在も期待大

水メーザースポット分布は？

IRAS 18286-0959
多彩なスポット分布と速度情報
IRAS 18460-0151
「宇宙の噴水」発現の直前？
WX Psc
(t~400yr)
IR (J-band) (Vincovic et al. 2003)
H2O masers (Inomata et al. 2007)
SiO masers (Soria-Ruiz et al. 2004)

双極ジェットが球形星周縁を掘り進んで行く…
「宇宙の噴水」発現の直前？
IRC-10414
(t>200yr)
H2O masers (Maeda et al. 2008)
SiO masers(Ueda et al. 2008)

双極ジェットが球形星周縁を掘り進んで行く…
スリル満点のメーザー源研究

GAIA/JASMINを先取りした天体位置計測
 銀河系内代表的天体の「一級三角点」測量
 大小マゼラン雲の測距

GAIA/JASMINでもできない天体位置計測
 １点には見えない天体が狙い目
 星周ガスに深く埋もれたOH/IR星
 銀河系回転に忠実な運動？

大質量メーザー星
ALMA/VLTI研究を先取りするテーマ
 “Super
wind”,”water fountain”発現のメカニズム
 恒星合体による超大質量星の形成

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