1. Planck intermediate results: XXXV. Probing the role of the magnetic field in the formation of structure in molecular clouds
- Author
-
Ade, P. A. R., Aghanim, N., Alves, M. I. R., Arnaud, M., Arzoumanian, D., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Battaner, E., Benabed, K., Benoît, A., Benoit-Lévy, A., Bernard, J.-P., Bersanelli, M., Bielewicz, P., Bock, J. J., Bonavera, L., Bond, J. R., Borrill, J., Bouchet, F. R., Boulanger, F., Bracco, A., Burigana, C., Calabrese, E., Cardoso, J.-F., Catalano, A., Chiang, H. C., Christensen, P. R., Colombo, L. P. L., Combet, C., Couchot, F., Crill, B. P., Curto, A., Cuttaia, F., Danese, L., Davies, R. D., Davis, R. J., De Bernardis, P., De Rosa, A., De Zotti, G., Delabrouille, J., Dickinson, C., Diego, J. M., Dole, H., Donzelli, S., Doré, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., Enßlin, T. A., Eriksen, H. K., Falceta-Gonçalves, D., Falgarone, E., Ferrière, K., Finelli, F., Forni, O., Frailis, M., Fraisse, A., Franceschi, E., Frejsel, A., Galeotta, S., Galli, S., Ganga, K., Ghosh, T., Giard, M., Gjerløw, E., González-Nuevo, J., Górski, K. M., Gregorio, A., Gruppuso, A., Gudmundsson, J. E., Guillet, V., Harrison, D. L., Helou, G., Hennebelle, P., Henrot-Versille, S., Hernández-Monteagudo, C., Herranz, D., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Holmes, W. A., Hornstrup, A., Huffenberger, K. M., Hurier, G., Jaffe, A. H., Jaffe, T. R., Jones, W. C., Juvela, M., Keihänen, E., Keskitalo, R., Kisner, T. S., Knoche, J., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Lagache, Guilaine, Lamarre, J.-M., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lawrence, C. R., Leonardi, R., Levrier, F., Liguori, M., Lilje, P. B., Linden-Vørnle, M., López-Caniego, M., Lubin, P. M., Macías-Pérez, J. F., Maino, D., Mandolesi, N., Mangilli, A., Maris, M., Martin, P. G., Martínez-González, E., Masi, S., Matarrese, S., Melchiorri, A., Mendes, L., Mennella, A., Migliaccio, M., Miville-Deschênes, M.-A., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Mortlock, D., Munshi, D., Murphy, J. A., Naselsky, P., Nati, F., Netterfield, C. B., Noviello, F., Novikov, D., Novikov, I., Oppermann, N., Oxborrow, C. A., Pagano, L., Pajot, F., Paladini, R., Paoletti, D., Pasian, F., Perotto, L., Pettorino, V., Piacentini, F., Piat, M., Pierpaoli, E., Pietrobon, D., Plaszczynski, S., Pointecouteau, E., Polenta, G., Ponthieu, N., Pratt, G. W., Prunet, S., Puget, J.-L., Rachen, J. P., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Renzi, A., Ristorcelli, I., Rocha, G., Rossetti, M., Roudier, G., Rubiño-Martín, J. A., Rusholme, B., Sandri, M., Santos, D., Savelainen, M., Savini, G., Scott, D., Soler, J. D., Stolyarov, V., Sudiwala, R., Sutton, D., Suur-Uski, A.-S., Sygnet, J.-F., Tauber, J. A., Terenzi, L., Toffolatti, L., Tomasi, M., Tristram, M., Tucci, M., Umana, G., Valenziano, L., Valiviita, J., Van Tent, B., Vielva, P., Villa, F., Wade, L. A., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., Ysard, N., Yvon, D., Zonca, A., Banday, J., Bouchet, R., Chiang, C., Colombo, P., Crill, P., Davies, D., Davis, J., Bernard, P., Diego, M., Enßlin, A., Eriksen, K., Górski, M., Hildebrandt, R., Holmes, A., Huffenberger, M., Jaffe, R., Jones, C., Kisner, S., Lamarre, M., Rachen, P., Soler, D., Wade, A., Wandelt, D., Wehus, K., Hélium : du fondamental aux applications (HELFA), Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2007-2019] (Grenoble INP [2007-2019])-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), PLANCK, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati / International School for Advanced Studies (SISSA / ISAS), INO-CNR BEC Center and Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento (UNITN), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - 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Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Steward Observatory, University of Arizona, Laboratoire de Radioastronomie (LRA), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, APC - Cosmologie, Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique (PRISME), Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges), Spitzer Science Center, California Institute of Technology, Pasadena, California Institute of Technology (CALTECH), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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A. R., Aghanim, N., Alves, M. I. R., Arnaud, M., Arzoumanian, D., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Battaner, E., Benabed, K., Benoît, A., Benoit Lévy, A., Bernard, J. P., Bersanelli, M., Bielewicz, P., Bock, J. J., Bonavera, L., Bond, J. R., Borrill, J., Bouchet, F. R., Boulanger, F., Bracco, A., Burigana, C., Calabrese, E., Cardoso, J. F., Catalano, A., Chiang, H. C., Christensen, P. R., Colombo, L. P. L., Combet, C., Couchot, F., Crill, B. P., Curto, A., Cuttaia, F., Danese, L., Davies, R. D., Davis, R. J., De Bernardis, P., De Rosa, A., De Zotti, G., Delabrouille, J., Dickinson, C., Diego, J. M., Dole, H., Donzelli, S., Doré, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., Enßlin, T. A., Eriksen, H. K., Falceta Gonçalves, D., Falgarone, E., Ferrière, K., Finelli, F., Forni, O., Frailis, M., Fraisse, A. A., Franceschi, E., Frejsel, A., Galeotta, S., Galli, S., Ganga, K., Ghosh, T., Giard, M., Gjerløw, E., González Nuevo, J., Górski, K. M., Gregorio, Anna, Gruppuso, A., Gudmundsson, J. E., Guillet, V., Harrison, D. L., Helou, G., Hennebelle, P., Henrot Versillé, S., Hernández Monteagudo, C., Herranz, D., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Holmes, W. A., Hornstrup, A., Huffenberger, K. M., Hurier, G., Jaffe, A. H., Jaffe, T. R., Jones, W. C., Juvela, M., Keihänen, E., Keskitalo, R., Kisner, T. S., Knoche, J., Kunz, M., Kurki Suonio, H., Lagache, G., Lamarre, J. M., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lawrence, C. R., Leonardi, R., Levrier, F., Liguori, M., Lilje, P. B., Linden Vørnle, M., López Caniego, M., Lubin, P. M., Macías Pérez, J. F., Maino, D., Mandolesi, N., Mangilli, A., Maris, M., Martin, P. G., Martínez González, E., Masi, S., Matarrese, S., Melchiorri, A., Mendes, L., Mennella, A., Migliaccio, M., Miville Deschênes, M. A., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Mortlock, D., Munshi, D., Murphy, J. A., Naselsky, P., Nati, F., Netterfield, C. B., Noviello, F., Novikov, D., Novikov, I., Oppermann, N., Oxborrow, C. A., Pagano, L., Pajot, F., Paladini, R., Paoletti, D., Pasian, F., Perotto, L., Pettorino, V., Piacentini, F., Piat, M., Pierpaoli, E., Pietrobon, D., Plaszczynski, S., Pointecouteau, E., Polenta, G., Ponthieu, N., Pratt, G. W., Prunet, S., Puget, J. L., Rachen, J. P., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Renzi, A., Ristorcelli, I., Rocha, G., Rossetti, M., Roudier, G., Rubiño Martín, J. A., Rusholme, B., Sandri, M., Santos, D., Savelainen, M., Savini, G., Scott, D., Soler, Juan D, Stolyarov, V., Sudiwala, R., Sutton, D., Suur Uski, A. S., Sygnet, J. F., Tauber, J. A., Terenzi, L., Toffolatti, L., Tomasi, M., Tristram, M., Tucci, M., Umana, G., Valenziano, L., Valiviita, J., Van Tent, B., Vielva, P., Villa, F., Wade, L. A., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., Ysard, N., Yvon, D., Zonca, A., Science and Technology Facilities Council (STFC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Research Council, and European Commission
- Subjects
SOLAR NEIGHBORHOOD ,magnetic field [ISM] ,Astronomy ,cloud [ISM] ,Astrophysics ,IMAGING POLARIMETRY ,01 natural sciences ,ISM: clouds ,INTERSTELLAR CLOUDS ,Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics ,010303 astronomy & astrophysics ,media_common ,Physics ,infrared: ISM ,general [ISM] ,Turbulence ,extinction ,ISM [Submillimeter] ,Dust ,Extinction ,VELOCITY ANISOTROPY ,Magnetic field ,Physical Sciences ,Physics::Space Physics ,ComputingMethodologies_DOCUMENTANDTEXTPROCESSING ,symbols ,submillimeter: ISM ,Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics ,ISM: magnetic fields ,dust ,[SDU.ASTR.GA]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA] ,clouds [ISM] ,FAR-INFRARED POLARIMETRY ,GRAIN ALIGNMENT ,NUVENS ,RADIATIVE TORQUES ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,astro-ph.GA ,media_common.quotation_subject ,ISM [Infrared] ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,Astronomy & Astrophysics ,Magnetohydrodynamic turbulence ,NO ,STAR-FORMATION ,Dust, extinction ,Infrared: ISM ,ISM: general ,Submillimeter: ISM ,Astronomy and Astrophysics ,Space and Planetary Science ,symbols.namesake ,ISM: magnetic field ,Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica ,ISM: cloud ,0103 physical sciences ,Planck ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,Science & Technology ,dust, extinction ,010308 nuclear & particles physics ,Plane (geometry) ,Molecular cloud ,magnetic fields [ISM] ,Astronomy and Astrophysic ,Astrophysics - Astrophysics of Galaxies ,Orientation (vector space) ,0201 Astronomical And Space Sciences ,NONHOMOLOGOUS CONTRACTION ,[PHYS.ASTR.GA]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA] ,13. Climate action ,Sky ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA) ,ALFVENIC TURBULENCE - Abstract
Interstellar and circumstellar matter.-- et al., Within ten nearby (d < 450 pc) Gould belt molecular clouds we evaluate statistically the relative orientation between the magnetic field projected on the plane of sky, inferred from the polarized thermal emission of Galactic dust observed by Planck at 353 GHz, and the gas column density structures, quantified by the gradient of the column density, NH. The selected regions, covering several degrees in size, are analysed at an effective angular resolution of 10′ FWHM, thus sampling physical scales from 0.4 to 40 pc in the nearest cloud. The column densities in the selected regions range from NH≈ 1021 to1023 cm-2, and hence they correspond to the bulk of the molecular clouds. The relative orientation is evaluated pixel by pixel and analysed in bins of column density using the novel statistical tool called “histogram of relative orientations”. Throughout this study, we assume that the polarized emission observed by Planck at 353 GHz is representative of the projected morphology of the magnetic field in each region, i.e., we assume a constant dust grain alignment efficiency, independent of the local environment. Within most clouds we find that the relative orientation changes progressively with increasing NH, from mostly parallel or having no preferred orientation to mostly perpendicular. In simulations of magnetohydrodynamic turbulence in molecular clouds this trend in relative orientation is a signature of Alfvénic or sub-Alfvénic turbulence, implying that the magnetic field is significant for the gas dynamics at the scales probed by Planck. We compare the deduced magnetic field strength with estimates we obtain from other methods and discuss the implications of the Planck observations for the general picture of molecular cloud formation and evolution., The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013)/ERC grant agreement No. 267934.
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- 2016
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