第６回制動放射

東京大学教養学部前期課程２０１３年冬学期　宇宙科学 II

松原英雄（ＪＡＸＡ宇宙研）

制動放射とは？

• 運動する荷電粒子が、加速度を持つ時、電磁波が放射される。宇宙の主要な構成物質である水素の原子核のクーロン力で、自由電子が「制動」を受けた時も、電磁波が放射される。

• 上記のような「衝突」では電気双極子モーメントの２回微分がゼロでないので双極子放射が生じる。

自由ー自由遷移のスペクトル（電波領域）

• 光学的に薄い周波数では (EM: emission measure)

(6.17a)• 光学的に厚いと

• この境界　（　　　　　　）　　　　　となる周波数を turn-over frequency

1c

EMTkTc

I ffff 1.035.02

22

kTc

I ff2

22

Optically thin

Opticallythick

制動放射を行う天体（プラズマ）の例

名称 波長 Ne (cm-3) T (K)

太陽のコロナ

電波～Ｘ線 1010 107

新星 （可視～赤外） 105 -- 108 104 -- 105

惑星状星雲 電波・可視・赤外

103 -- 104 1-2 x 104

ＨＩＩ領域 電波・可視・赤外

1 -- 103 0.5-1 x 104

銀河団ホットガス

Ｘ線 10-3 108

太陽くらいの重さの星はだんだん膨張していきどんどんガスを外に放出します。これが惑星状星雲

です。

(STScI)

注意：この画像は可視光。イオンのスペクトル線の画像です

ＨＩＩ領域からの制動放射（電波）

• 若い段階 ( Ultracompact H II 領域）から、成長した巨大な H II 領域まで、色々観測されている。

オリオン大星雲

系外銀河：全体を見ると・・

• 星形成が活発に行われている系外銀河Ｍ８２の電波スペクトル

• 制動放射は支配的ではない・・

可視・赤外（すばる望遠鏡）

制動放射成分

シンクロトロン放射

ダストからの熱放射

銀河団にはＸ線で輝く高温ガスがあるこの高温ガスを閉じこめておくためには、暗黒物質による重力が必要です。

あすか衛星による X 線画像

（写真 / 宇宙科学研究所）

可視光

髪の毛座銀河団

第６回の問題

• 問 6 － 1. 熱制動放射の光学的厚み (6.15)

　　が 1 となる周波数 nT を、 Tと EMの関数として求めよ。ただし Z=1( 水素ガス）とする。

　　次に T=104K 、 EM=105 cm-6 pc の時、　 nT を計算せよ。　

26

1.235.12 )(10235.8 Zpccm

EM

GHzTff