第６回 制動放射 Free-free Emission （自由-自由放射）

Presentation on theme: "第６回 制動放射 Free-free Emission （自由-自由放射）"— Presentation transcript:

1 第６回 制動放射 Free-free Emission （自由-自由放射）
東京大学教養学部前期課程 2016年冬学期　宇宙科学II 松原英雄（ＪＡＸＡ宇宙研）

2 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。

3 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 Optically thin Optically thick

4 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） 惑星状星雲 電波・可視・赤外 1-2 x 104 ＨＩＩ領域 0.5-1 x 104 銀河団ホットガス Ｘ線 10-3 108

5 惑星状星雲：太陽程度の重さの星はその終末期にだんだん膨張し、ガスを大量に放出します。
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 (STScI)

6 オリオン大星雲 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。

7 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・・
系外銀河：全体を見ると・・ ダストからの熱放射 シンクロトロン放射 制動放射成分 可視・赤外（すばる望遠鏡） 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・・

8 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 可視光
髪の毛座銀河団 （写真/宇宙科学研究所）

9 第６回の問題 問6－1. 加速度 𝑢 で運動する電子から立体角𝑑Ωへ放射され る単位時間あたりのエネルギーは 𝑑𝑊 𝑑𝑡 =𝑆 𝑅 2 𝑑Ω (6.2)で 表される。ここで𝑆はPoynting Vector： 𝑆= 𝑐 4𝜋 𝑒 2 𝑢 2 𝑅 2 𝑐 4 sin 2 Θ (6.1) (𝑅は電子からの距離、Θは加速度方向となす角）である。 全立体角への放射エネルギー（6.3）を求めよ。 問6－2. 熱制動放射の光学的厚み (6.15) が1となる周波数𝜈𝑇を、 T=104K、EM=105 cm-6 pc、Z=1(水 素ガス）の場合に計算せよ。