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分子雲

高

よみ方

ぶんしうん

英 語

molecular cloud

説 明

星間ガスの主要な構成元素である水素が主に水素分子状態(H2ガス)で存在している星間ガス雲のこと。星間分子ガス雲あるいは星間分子雲の略称。星間ガスは水素の状態によって、電離ガス、中性原子ガス、分子ガスの3通りに分けられるが、特に、分子ガスは空間的にまとまった領域に集まっているため、地球の空に浮かぶ雲になぞらえて、この名で呼ぶ。大質量の分子雲は巨大分子雲と呼ぶ。

分子雲は3種のガスのうち最も低温で高密度である。その温度は数Kから数十K程度。密度は同じ分子雲内でも大きく異なり、102〜105 cm-3 である。対応する天体は、種々の条件に恵まれると可視光で認識されることもあり、暗黒星雲や反射星雲として知られている分子雲も多い。

分子雲の温度では水素分子は回転運動しか励起されないため、対称2原子であるH2輝線で観測することはほぼ不可能である。そのため、混在している他の分子や塵の放射で観測するのが通例である。その中で、歴史的にも最も古く、多くの観測データが蓄積されているのが、一酸化炭素(CO)分子の回転遷移輝線、特にCO(J=1-0)輝線である。他にも、HCN(シアン化水素)、CS(硫化炭素)、NH3(アンモニア)などがよく用いられている。

それ以外にも微量ながら様々な分子が含まれていることがわかっており、地球上でも見つかっている分子もあれば、分子雲中でしか見られない変わった分子もある。その中でも近年特に注目を集めているのは有機分子である。なんらかの方法で、分子雲中で形成された有機分子が、壊れることなく、地球のような惑星の表面に到達し、それが生命の起源に関連するのではないかとの説が真剣に語られるようになってきた。

星間ガスの中でも最も密度が高い領域であるが、その中で特に高密度( n(H2)~105 cm-3 )の領域は分子雲コアと呼ばれ、その中心部から恒星が形成されると考えられている。したがって、星形成の過程を詳細に調べるためには分子雲の詳細な観測が必要であり、この分野で特に注目される天体ともいえる。特に、大質量星が形成されると周囲の分子雲の一部を電離し、電離水素領域を形成する。したがって、輝線星雲が隣接する分子雲も多い。有名な分子雲としては、オリオンA分子雲、オリオンB分子雲、おうし座分子雲、へびつかい座分子雲、パイプ星雲、いて座B2分子雲、M17分子雲などがある。

星間物質星間分子中性水素ガス雲ガス星雲も参照。

2024年03月07日更新

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    * 星間物質は、絶対温度と密度に対して異なった範囲に類似の状況のガスが存在する。3本の破線は、密度と温度が反比例する関係を示し、これは圧力が一定のであることを示す。コロナガス、雲間物質、HIガス雲は圧力がほぼ一定の線上に分布し、互いにほぼ同じ圧力で釣り合っているといえる。これに対して、HII領域(電離水素領域)と分子雲は他のガスより圧力が高いことになる。HII領域は示した範囲の右端(最も高圧)の部分で生じて膨張しつつある。分子雲は示した範囲の左端(最も低圧)の部分から自己重力でゆっくりと収縮している過程(重力が働くので圧力が高くても周囲を押しのけて膨張することはない)であると考えられている。
    福井康雄「星間物質」、シリーズ現代の天文学第6巻、福井・犬塚・大西・中井・舞原・水野編『星間物質と星形成』1.1節 図1.2(日本評論社)
    * 分子雲と分子輝線の例。左図は、パイプ星雲と呼ばれる暗黒星雲の可視光写真に一酸化炭素(CO)分子輝線の強度分布を示す等高線を重ねたもの。右図は左図の十字で示した位置で観測されたCO分子(12CO)とそのその同位体(13COと18CO)の分子輝線(回転遷移J=1-0)のスペクトル。
    土橋一仁「分子雲の種類」、シリーズ現代の天文学第6巻、福井・犬塚・大西・中井・舞原・水野編『星間物質と星形成』3.1節 口絵1(図3.1)(日本評論社)
    * 一酸化炭素同位体の輝線によるおうし座分子雲の電波地図。上図は13CO (J=1-0) 輝線によるもの。分子雲が紐状になっていることがわかる。下図は18CO (J=1-0) 輝線で見た電波地図で、密度の高い分子雲コアの分布を示している。赤丸は可視光で見ることができない若い原始星、白丸は可視光で見ることができるTタウリ星。
    大西利和「分子雲から分子雲コアへ」、シリーズ現代の天文学第6巻、福井・犬塚・大西・中井・舞原・水野編『星間物質と星形成』9.1節 口絵6(図9.2)(日本評論社)
    * 名古屋大学のなんてん電波望遠鏡による銀河面分子雲サーベイ。上図は一酸化炭素輝線で観測した分子雲の分布。下図は可視光の写真。
    水野亮「星形成の観測的証拠」、シリーズ現代の天文学第6巻、福井・犬塚・大西・中井・舞原・水野編『星間物質と星形成』8.1節 口絵5(図8.3)(日本評論社)