銀河磁場と宇宙線

磁場は銀河を貫き、宇宙線を閉じ込めます。宇宙線は高エネルギーの荷電粒子であり、その圧力は星間ガスの圧力に匹敵し、その力学を形成します。

Definition

銀河磁場とは、星間媒体に浸透する大規模で乱流的な磁場であり、宇宙線とは、これらの磁場によって閉じ込められ、銀河のエネルギー収支に大きく貢献する、主に陽子と原子核からなる相対論的な荷電粒子です。

Scope

このトピックでは、銀河磁場の強度と大規模構造、ファラデー回転や偏光などの測定方法、宇宙線の起源と伝播、磁場と粒子を追跡するシンクロトロン放射、およびガス、磁場、宇宙線間の大まかなエネルギー等分配について扱います。

Core questions

• 銀河磁場の強度はどのくらいで、その大規模構造はどのようなものですか？
• 星間磁場はどのように測定されますか？
• 宇宙線はどこから来て、どのように銀河を伝播しますか？
• 磁場と宇宙線は星間ガスと比較してどの程度のエネルギーを持っていますか？

Key theories

大規模磁場と乱流磁場

銀河磁場は、渦巻構造に沿った秩序だった成分と、それに匹敵する乱流成分を持ち、ファラデー回転、偏光、シンクロトロン放射を通じてマッピングされています。

宇宙線の起源と伝播

宇宙線は主に超新星残骸の衝撃波で加速され、その後銀河磁場を拡散すると考えられており、その組成とスペクトルは伝播モデルを制約します。

エネルギー等分配

星間ガス、磁場、宇宙線のエネルギー密度は同程度であるため、磁気圧と宇宙線圧は媒体の構造にとって力学的に重要です。

Clinical relevance

磁場と宇宙線は、星間媒体の維持と力学に影響を与え、圧力を提供することで星形成を調節し、銀河風を駆動し、電波波長で銀河が研究されるシンクロトロン放射を生成します。

History

20世紀半ばにおける銀河シンクロトロン電波放射の検出と星光の偏光は、星間磁場の存在を明らかにしました。一方、フェルミは宇宙線を加速するメカニズムを提唱しました。それ以来、ファラデー回転調査と宇宙ベースの粒子検出器によって、磁場がマッピングされ、宇宙線スペクトルが詳細に測定されています。

Key figures

• Rainer Beck
• Enrico Fermi
• Andrew Strong
• Katia Ferriere

Seminal works

• beck2001
• strong2007
• ferriere2001

Frequently asked questions

銀河全体の磁場はどのように測定できますか？

天文学者は間接的にそれを推測します。磁性粒子によって整列された偏光星光、磁化されたプラズマを通過する偏光電波信号の回転、および磁場内でらせん運動する電子からのシンクロトロン放射はすべて、その強度と方向を明らかにします。

宇宙線はどこから来るのですか？

ほとんどの銀河宇宙線は、超新星残骸の衝撃波で加速され、その後、銀河の磁場に導かれながら何百万年も銀河をさまよい、最終的に脱出するか相互作用すると考えられています。