2014年10月17日 西合 SFN #261 59

Ambipolar diffusion in smoothed particle magnetohydrodynamics
James Wurster, Daniel Price and Ben Ayliffe
Accepted MNRAS (arXiv:1408.1807v1 http://arxiv.org/pdf/1408.1807 )Ambipolar Diffuttionの効果を、イオン密度を無視した(strong coupling)の一流体近似のもとで、SPMHD(SPH+MHD)に導入した。1Dと3Dの数値コードで、shock tubeテストを行い、信頼性を確認した。

Intro.
• 分子雲の電離度は非常に低い (電離度 = 10-16 ~ 10-6 )=> 非MHD効果が重要となる(ambipolar diffusion, Hall effect)• Smoothed Particle Hydrodynamices (SPH)にMHD効果を取り入れたものは、SPMHDと呼ばれるが、それは理想MHD(or Ohmic resistivityの追加）しか存在しない(see Price 2012)。
• この論文では、イオン密度を無視した(strong coupling)の一流体近似のもとで、Ambipolar Diffusionなどの非MHD効果を導入したSPMHDを定式化した。

2014/10/17

Ambipolar diffusion in smoothed particle magnetohydrodynamics

SFN #261 59つづき

だいたいこんな感じでAmbipolar Diffusionの項を簡単化する

エネルギーの時間変化の項は、エネルギー保存則から=0
Ambipolar Diffussion による内部エネルギーの変化
ただし
γ_AD: Collisional Coupling Constant

一方、磁束の時間変化の項はとなる。
2014/10/17

Ambipolar diffusion in smoothed particle magnetohydrodynamics

SFN #261 59つづき

SPH粒子それぞれについて、他の粒子からの影響を積算することで、時間進化を追う(§3.1を参照）。以下がコードテストの結果
Wave Dampling TestShock Tube Test (C-Shock)
1D code3D codeCollisional Coupling Constant

およそ4%の精度で理論予想と一致

赤線が理論値。0.01%以上の精度で一致
2014/10/17

2014年10月17日 西合 SFN #261 60

The Discovery of Radio Stars within 1000 of Sgr A* at 7mm
F. Yusef-Zadeh, D. A. Roberts, H. Bushouse, M. Wardle, W. Cotton, M. Royster, & G. van Moorsel
Accepted APJ(792 L1) (arXiv:1407.4135v1 http://arxiv.org/pdf/1407.4135)
Sgr A*をVLA 7mmで観測し、赤外L-bandと対応する41 radio sourcesを同定。この電波観測より、赤外とは独立にmass loss rateを導出した。

Intro.
• 銀河中心Sgr A*の10arcsecに、多くのstellar clusterがあり、約100 個ものOB型星やWR星がそこに存在している(IRS 16 , IRS 13, etc.)。
• Near-IR観測によると、電離したガスが700km/sで流れ出し、質量放出率は4x10^-3Msun/yrに達している。
• SgrA*はそのガス流の一部を~10^-6Msun/yrで降着させていると思われている(Brγ観測 e.g.Falcke+2009)。
• 電波観測をもちいれば、赤外とは独立にそのガス放出を観測することができる。
観測• VLA A-configuration, 7mm(連続波)を用いて、GC周囲30arcsec領域を高分解能観測。
=> 空間分解能 0.082x0.042arcsec, rms ~ 0.061mJy

2014/10/17

The Discovery of Radio Stars within 1000 of Sgr A* at 7mm

SFN #261 60つづきFig1b. JVL 7mm(red)、L-band 3.8micron(green)•••

RadioとNear-IRより、41 radio sourcesを同定(see Table1)。これらのpositionを数massの精度で決めた。
peak flux~2mJy at 43GHz(7mm)free-free emissionとすると電離ガスのmass は3x10^-4 Msunと予想される(仮定:Te=8000K, R~400AU,
ne=2.5x10^5 cm^-3, τ~0.02)。これはPhoton数から予想される電離ガス質量と大まかに一致する。
蒸発速度でのmass lossを仮定すると、mass loss rate ~ 2x 10^-6 Msun/yr. (1 source)となる。
2014/10/17

2014年10月17日 西合 SFN #261 61

DUST TRAPPING BY VORTICES IN TRANSITIONAL DISKS: EVIDENCE
FOR NON-IDEAL MHD EFFECTS IN PROTOPLANETARY DISKS
Zhaohuan Zhu, AND James M. Stone
Accepted APJ (arXiv:1405.2790v2 http://arxiv.org/pdf/1405.2790)
原始惑星系円盤内での渦によるダスト捕捉を、Ambipolar Diffusionの効果を入れた3D global MHD
simulation により確かめた。計算では、dust particleを粒子として導入している。
Intro.
• 原始惑星系円盤のうちTransitional Diskは、SEDに凹みがあり、cleaningプロセスの最中の天体。
• Transitional Diskはfull diskに比べて、inner regionにおいてダスト量が桁で少ないが、ガス量は大きく変わらないと推定される（accretion rateが似ているから）。
• Cleaning Processは、惑星によるgap形成によるモデル、円盤蒸発によるモデルの２種類のモデルが提案されている（上記の観測の説明ができるのは前者？）• Transitional Diskには、非軸対称ダスト分布が見られる(>100倍以上のコントラスト)。
これは、ダスト粒子の渦によるとラッピングで説明ができる。
理論的には、惑星形成によるギャップが、渦を形成し、ダストの面密度を上昇させる計算が示されている。
• しかし、それらの計算には粘性や乱流が正しく取り入れられていなかった。
計算• Ambipolar Diffusionの効果を入れた3D global MHD simulation(Euler) + dust particles(Lagrangian)– Cylindrical Grid (576x1024x32) or (1152x2048x64) + 10^6 particles•

2014/10/17

DUST TRAPPING BY VORTICES IN TRANSITIONAL DISKS: EVIDENCE FOR
NON-IDEAL MHD EFFECTS IN PROTOPLANETARY DISKSSFN #261 61つづき渦の形成• Ambipolar DiffusionなしのMHD計算(“V1”と”T1”モデル)では、MRI乱流が強く渦が形成されない。
• Ambipolar Diffusion入りのMHD計算(“AD1”モデル)では、MRI乱流が小さくなり(α<10^-3)渦が形成される。
• 粘性入りHD計算(“HD”モデル)では、粘性が小さいときに渦が形成される（see Model名)。
• “AD”や粘性が小さいモデルでは、Gap内に”C”形のhorseshoe regionが見られる(乱流や粘性が大きいと、拡散して消える)。
2014/10/17

DUST TRAPPING BY VORTICES IN TRANSITIONAL DISKS: EVIDENCE FOR
NON-IDEAL MHD EFFECTS IN PROTOPLANETARY DISKSSFN #261 61つづきダストのトラップ•

小さい粒子はあまりトラップされない。

“AD”のモデルで、ダストが強くトラップされている。

2014/10/17

DUST TRAPPING BY VORTICES IN TRANSITIONAL DISKS: EVIDENCE FOR
NON-IDEAL MHD EFFECTS IN PROTOPLANETARY DISKSSFN #261 61つづきFig.9 モデルから合成したALMA Cycle0とCycle1ビームサイズイメージ
2014/10/17

2014年10月17日 西合 SFN #261 01

Tentative Evidence for Relativistic Electrons Generated by the Jet of
the Young Sun-like Star DG Tau
Rachael E. Ainsworth, Anna M. M. Scaife, Tom P. Ray1, Andrew M. Taylor, David A. Greenand Jane V. Buckle
Accepted APJL (arXiv:1408.1892v1 http://arxiv.org/pdf/1408.1892)
小質量YSO DG Tauの長波長電波観測。衝撃波からのシンクロトロン放射の検出。
Intro.
• YSOからのoutflow activityは磁場による活動と思われている。しかし、YSO周辺でのoutflow磁場の観測はあまりない。
• VLAによるHH 80-81の観測では、偏波したemissionが検出された(Carrasco-Gonzales+ 2010)。
これは100km/sの速度のoutflowなのに、相対論的粒子が存在することを示している。
• YSOで多く観測されているFree-free emissionのスペクトルインデックスは-0.1<α<2である。
一方、Synchrotron esmissionのスペクトルインデックスは、α<-0.5である。
• DG Tauは非常によく観測されているT-Tauri starである。
––

多くのshock やknotsがある(最も顕著なのは8”離れた場所のobject)
Freq. > 5GHzでoutflow shockのfree-freeのスペクトルが知られている。

計算• GMRT(Giant Metrewave Radio Telesclpe)により、DG Tauを325MHzと610MHzで観測。
• Synthesized beam 11”.6x9”.2, rms=0.146mJy/B at 325MHz (0.093mJy/B at 610MHz)

2014/10/17

Tentative Evidence for Relativistic Electrons Generated by the Jet of theYoung Sun-like Star DG Tau

325GHz(破線)、610GHz(実線）+RGB(I, Ha, [SII] by TLS Schmdit telescope)
Xと+は、EVLA 5.4GHzと8.5GHz source

•
•
•
•

SFN #261 01つづきBow Shockでのスペクトル

この波長のemissionがYSOで観測されるのは初である。
スペクトルindex α = -0.89±0.07であり、free-freeでは説明つかない。
Gyro-synchrotronで説明するためには、kGaussの磁場が必要となり難しい。
Synchrotron emissionだとすると、Bmin~0.11mGで、粒子エネルギー～4x10-40ergで説明できる。

2014/10/17

2014年10月17日 西合 SFN #261 02

On the radiation driven alignment of dust grains:
Detection of the polarization hole in a starless coreF. O. Alves, P. Frau, J. M. Girart, G. A. P. Franco, F. P. Santos, and H. Wiesemeyer
Accepted APJL (arXiv:1408.5133v1 http://arxiv.org/pdf/1408.5133)
Star less coreにおける、ダスト直線偏波の偏波度と方向がガス雲やコアとどのような相関を持つのか調べた。
Intro.
••

ダスト粒子は磁場や輻射場からの影響を受けている。実際に、磁場の形態を調べるツールとなっている。
Pipe-109は典型的なstarless coreであり、質量は4Msunである。

観測• Optical(R-band, H-band)の観測をObservatorio do Pico dos Dias/Laboratorio Nacional deAstrofisica(OPD/LNA, Brazil)の1.6m telescopeで行った。
=> 700 background stars (P/σ_p>10)• サブミリのマップ観測はAPEX 12-m鏡で行った(345GHz rms~5mJy/beam)。

2014/10/17

On the radiation driven alignment of dust grains:
Detection of the polarization hole in a starless core

Polarization degree and map

Fig1. 光(白)、赤外(灰色)、サブミリ（黒)2014/10/17

SFN #261 02つづきPolarization efficiency (P/Av)• 乱流がsubsonicと小さい=> Coreでサブミリ偏光効率が急激に下がっていることを、乱流で説明するのは難しい.
=>radiation torqueならばOKかDustPol module(Padovani+2012)の計算で説明可• 同じ領域なのに赤外とサブミリで振る舞いが違う。
=> 2種類の異なる性質のダストの存在を示唆。