第５回 分子雲から星・惑星系へ 平成24年度新潟大学理学部物理学科 集中講義 松原英雄（ＪＡＸＡ宇宙研）
星間分子 （「理科年表」） 主成分はH2、次に多いのはCO。約130種。
分子スペクトル線の励起 分子からのスペクトル線放射（輝度温度） 励起温度Tex は、H2, Heとの衝突励起・逆励起と自発放出確率（場合によって自己吸収や外部放射の吸収による励起）に依って決まる。 衝突励起と自発放出で決まる場合は（二準位）
臨界密度 A21=C21となる衝突相手の数密度
分子雲から原始星へ 分子雲の比較的高密度な部分（分子雲コア）は、冷えていてガス圧が弱く、重力収縮しやすい。
分子雲から原始星へ（２） 収縮のため中心部の密度が上昇し、不透明になるとガスの冷却効率が低下し、温度が上がる。このためガス圧が上って力学平衡となり「原始星」が誕生する。
星の誕生の現場の例： 可視光でみた散光星雲IC1396 （ケフェウス座） 可視光では中心の大きな星を取り囲む電離した水素ガスや、チリに散乱された大きな星からの光が星雲全体を光らせています。 黒い「しみ」は吹き払われずに残ったチリの雲です。
「あかり」でみたIC1396 （中間赤外線）
「あかり」が捉えた新しい星の誕生の現場
分子雲から星へ 星の原料が集まりはじめると重力がつよくなり、 さらに星間ガスがあつまってきます。 ３万年 １０万年 原始惑星系円盤 集まるガスは、ある方向に回転していることが多く、そのために、集まったガスは円盤状になります。
このような若者星は、エネルギーをもてあまして、 外に向かってジェットを発生します。
その結果、そのジェットはまわりのガスを 吹き飛ばし、だんだんと星が見えてきます。 円盤から惑星系が形成されていきます。 (SCScI)
ガス円盤が影になって見える例もあります。 オリオン大星雲を背景としてみえたうまれたばかりの星々。（STScI)
分子雲から星へ Tタウリ型星：核融合の起こる前の重力エネルギーの解放で光っている段階
Tタウリ型星の想像図 原始星 Tタウリ型星の特徴 赤外線超過（ダストからの熱放射） Hα等の輝線（高温領域の存在） Tタウリ型星
SEDによる原始星の分類 (1) SED: Spectral Energy Distribution Andre (1994) ‘Cold Universe’
SEDによる原始星の分類 (2) SED: Spectral Energy Distribution
惑星系の形成シナリオ （太陽質量の星の）
(a) 分子雲コアの収縮 原始星と原始惑星系円盤の形成 原始円盤：大きな角運動量を持ったガス 分子流（アウトフロー）が活発
(b) 降着円盤を通して原始星が成長 円盤の質量は、０．０１太陽質量まで減少 観測的診断方法 赤外線：円盤（表面）の温度、ダスト鉱物学 サブミリ波： 円盤質量 ミリ波分子線（CO, HCO+. CN, HCN, ・・・）
(c) 円盤中心面へダストが沈殿 中心星は、Tタウリ型星段階 微惑星の形成 ダスト密度が上昇するとお互いに衝突しやすくなり、ダストの合体成長が進む（微惑星の形成） ダストの吸収係数： b=0-1.5 （粒子サイズが大きくなるため
(d) 微惑星の衝突・合体 原始惑星へ 「寡占的成長」により原始惑星が誕生 0.1 地球質量＠地球のあたり （～106 yrs）
(e) 円盤ガスの降着 木星型惑星が形成 中心星はWTTS 原始惑星は、地球程度の質量に（岩石主体） 円盤ガスが降着し、ガス惑星が誕生。木星以遠では、氷も材料 Ｚ
第５回の問題 問. 重力収縮のタイムスケールを、一様密度のガス球（ガス圧力無視）の場合に考える。 １）運動方程式 (5.7) を積分し、 (5.8) を示せ。 ２）上式(5.8)を と置き、さらに積分を実行し（ ただし、 ）、 結果が (5.9) となることを示せ。