ジャンスキー

ジャンスキー（記号Jy、複数形janskys）は、スペクトル束密度^[1]またはスペクトル放射照度のSI以外の単位で、特に電波天文学で使用されます。これは10 ⁻²⁶ワット/平方メートル/ヘルツに相当します。

光源のスペクトル束密度または単色束Sは、スペクトル放射輝度B を光源の立体角にわたって積分したものです。 $${\displaystyle S=\iint \limits _{\text{source}}B(\theta ,\phi )\,\mathrm {d} \Omega .}$$

この単位は、米国の電波天文学のパイオニアであるカール・グーテ・ヤンスキーにちなんで名付けられ、次のように定義されています。

ジャンスキーはソースの立体角全体を積分することによって得られるため、点源を記述するために最も簡単に使用されます。たとえば、第 3 ケンブリッジ電波源カタログ(3C) では、結果がジャンスキーで報告されています。

• 遠距離ソースの場合、表面輝度は多くの場合、立体角あたりのジャンスキーの単位で表されます。たとえば、IRAS衛星の遠赤外線 (FIR) マップは、ステラジアンあたりのメガジャンスキー(MJy⋅sr ⁻¹ )で表されます。
• これらの単位ではあらゆる波長の拡張ソースを報告できるが、無線周波数マップの場合、拡張ソースは伝統的に輝度温度で記述されてきた。例えば、Haslamらによる408MHz全天連続波サーベイは、ケルビン単位の輝度温度で報告されている。^[3]

ジャンスキー単位は標準的な SI 単位ではないため、この単位で行われた測定値を SI 単位のワット/平方メートル/ヘルツ (W·m ⁻² ·Hz ⁻¹ ) に変換する必要がある場合があります。ただし、この単位の測定に関しては、他の単位変換も可能です。

ジャンスキーの磁束密度は、スペクトルに関する適切な仮定のために、マグニチュード基底に変換することができます。たとえば、ABマグニチュードをマイクロジャンスキーの磁束密度に変換するのは簡単です。^[4] $${\displaystyle S_{v}~[\mathrm {\mu } {\text{Jy}}]=10^{6}\cdot 10^{23}\cdot 10^{-{\tfrac {{\text{AB}}+48.6}{2.5}}}=10^{\tfrac {23.9-{\text{AB}}}{2.5}}.}$$

ジャンスキーの線磁束密度はデシベル単位に変換でき、電気通信や無線工学の分野での使用に適しています。

1ジャンスキーは−260 dBW ·m ⁻² ·Hz ⁻¹、または−230  dBm ·m ⁻² ·Hz ⁻¹に等しい : ^[5] $${\displaystyle {\begin{aligned}P_{{\text{dBW}}\cdot {\text{m}}^{-2}\cdot {\text{Hz}}^{-1}}&=10\log _{10}\left(P_{\text{Jy}}\right)-260,\\P_{{\text{dBm}}\cdot {\text{m}}^{-2}\cdot {\text{Hz}}^{-1}}&=10\log _{10}\left(P_{\text{Jy}}\right)-230.\end{aligned}}}$$

ジャンスキー/ステラジアンのスペクトル放射輝度は、電波天文学やマイクロ波天文学に役立つ輝度温度に変換できます。

プランクの法則から始めると、次の式が成り立ちます。 これは温度 について解くことができ、次の式が得られ ます 。低周波、高温領域では、 のとき、漸近式を使用できます。 $${\displaystyle B_{\nu }={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{h\nu /kT}-1}}。 }$$$${\displaystyle T={\frac {h\nu }{k\ln \left(1+{\frac {2h\nu ^{3}}{B_{\nu }c^{2}}}\right)}}.}$$${\displaystyle h\nu \ll kT}$$${\displaystyle T\sim {\frac {h\nu }{k}}\left({\frac {B_{\nu }c^{2}}{2h\nu ^{3}}}+{\frac {1}{2}}\right).}$$

あまり正確ではない形式は、 レイリー・ジーンズの法則 から導かれる。$${\displaystyle T_{b}={\frac {B_{\nu }c^{2}}{2k\nu ^{2}}},}$$ $${\displaystyle B_{\nu }={\frac {2\nu ^{2}kT}{c^{2}}}.}$$

ジャンスキーが言及するフラックスは、あらゆる形態の放射エネルギーである可能性があります。

これは電磁エネルギー、特に電波天文学の分野で参照するために作成され、現在でも最も頻繁に使用されています。

最も明るい天体電波源の放射密度は、1～100 ジャンスキー程度です。たとえば、第 3 ケンブリッジ電波源カタログには、北半球で 159 MHz で 9 Jy より明るい電波源が 300～400 個ほどリストされています。この範囲では、ジャンスキーは電波天文学に適した単位となります。

重力波もエネルギーを運ぶため、その磁束密度もジャンスキーで表すことができます。地球上の典型的な信号は10 ²⁰  Jy以上になると予想されます。^[6] しかし、重力波は物質と結合しにくいため、このような信号を検出するのは困難です。

広帯域連続放射を測定する場合、エネルギーは検出器の帯域幅全体にほぼ均等に分散されるため、検出された信号は検出器の帯域幅に比例して増加します（検出器のバンドパスよりも狭い帯域幅の信号とは対照的です）。 ジャンスキー単位でのフラックス密度を計算するには、検出された総電力（ワット単位）を受信機の収集面積（平方メートル単位）で割り、次に検出器の帯域幅（ヘルツ単位）で割ります。 天体源のフラックス密度は 1 W·m ⁻² ·Hz ^{−1よりも桁違いに小さいため、結果に 10 26}を掛けて、自然の天体物理現象に適した単位にします。^[7]

ミリヤンスキー（mJy）は、古い天文学文献ではミリフラックス単位（mfu）と呼ばれることもあった。^[8]

注: 特に記載がない限り、すべての値は地球表面から見た値です。^[10]