Magnetic Fields in Giant Filaments Probed by the Velocity Gradient Technique: Regular Magnetic Field Interrupted by Magnetization Gaps
We study the magnetic field structures in six giant filaments associated with the spiral arms of the Milky Way by applying the velocity gradient technique (VGT) to the 13CO spectroscopic data from the GRS, FUGIN, and SEDIGSM surveys. Unlike dust-polarized emission, the VGT allows us to separate the foreground and background using the velocity information, from which the orientation of the magnetic field can be reliably determined. We find that in most cases the magnetic fields stay aligned with the filament bodies, which are parallel to the disk midplane. Among these, G29, G47, and G51 exhibit smooth magnetic fields, and G24, G339, and G349 exhibit discontinuities. The fact that most filaments have magnetic fields that stay aligned with the Galactic disk midplane suggests that Galactic shear may be responsible for shaping the filaments. The fact that the magnetic field can stay regular at the resolution of our analysis (≲10 pc), where the turbulence crossing time is short compared to the shear time, suggests that turbulent motion cannot effectively disrupt the regular orientation of the magnetic field. The discontinuities found in some filaments can be caused by processes including filament reassembly, gravitational collapse, and stellar feedback.
Memo
- フィラメントの複雑な構造は局所的な物理プロセスによるが、フィラメントそのものの単純な構造は銀河スケールの物理プロセスによる可能性がある
- 低密度ガスの構造を分析することにより、局所的な物理プロセスの影響を受けることなく、銀河スケールの物理プロセスの影響を調べられる
- フィラメント本体の磁場は銀河平面にほぼ平行である
- 小さなンスケールでの乱流運動に対しては、フィラメントの磁場は安定な構造を維持する
- ガスの面密度分布ギャップに伴い、フィラメント内部に磁場のギャップが生じることがあるが、これは異なるフィラメントが結合してより大きいフィラメントになったことによるもの、局所的な重力崩壊によるもの、フィードバックによるもの、などの要因が考えられる
- 磁場ギャップを持つフィラメントはそうでないものより質量が大きく、上記の説を後押ししている