輻射磁気流体シミュレーションによる星周円盤進化およびガス惑星形成過程の研究

• Project/Area Number: 12J00625
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 塚本 裕介 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 輻射流体力学 / 磁気流体力学 / シミュレーション / 星形成 / 惑星形成 / 星周円盤 / SPH / MHD / オーム散逸

Outline of Annual Research Achievements

分子雲コア内の磁場は比較的強く、原始星や円盤形成進化に大きな影響を与えることが指摘されてる。特に磁場による角運動量輸送（磁気制動）によって円盤の形成初期のサイズは大きな影響をうけることが指摘されてきた。
分子雲コア内は低電離環境であるため非理想磁気流体効果(オーム散逸、ホール効果、両極性散逸)が重要な役割を果たす。しかしながらこれらの効果が現実的な温度進化の元で円盤形成過程にどのような影響を及ぼすかは明らかではなかった。
そこで、本年度は円盤形成過程における磁場の影響を、特に磁気散逸過程(オーム散逸、両極性散逸)に注目して、非理想輻射磁気流体シミュレーションによって研究した。
そのためにまずオーム散逸と両極性散逸のSPHを用いた定式化と実装を世界で初めて行った。
次に、このコードを用いて、分子雲コアの重力崩壊シミュレーションを行った。その結果、磁気散逸効果のみを考慮した場合でも原始星周囲には形成直後から半径1AU程度の回転で支えられた円盤が存在すること、円盤の質量は十分重く、重力不安定性が角運動量輸送に重要な役割を果たすことを見いだした。この内容は現在査読論文にまとめられ、投稿中である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effects of radiative transfer on the structure of self-gravitating discs, their fragmentation and the evolution of the fragments (2015)
  • Author(s): Tsukamoto, Yusuke, Takahashi, Sanimichi Z.,Machida, Masahiro N., and Inutsuka Shu-ichiro
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 445 Issue: 2 Pages: 1175-1190
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2160
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation, orbital and thermal evolution, and survival of planetary-mass clumps in the early phase of circumstellar disc evolution (2013)
  • Author(s): Tsukamoto, Yusuke, Machid a, M. N., Inutsuka, S
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 436 Issue: 2 Pages: 1667-1673
  • DOI: 10.1093/mnras/stt1684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An explicit scheme for ohmic dissipation with smoothed particle magnetohydrodynamics (2013)
  • Author(s): Tsukamoto, Yusuke, Iwasaki, K, Inutsuka, S
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 434 Issue: 3 Pages: 2593-2599
  • DOI: 10.1093/mnras/stt1205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation and Early Evolution of Circumstellar Disks in Turbulent Cloud Core (2013)
  • Author(s): Tsukamoto, Yusuke, Machida, Masahiro N
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 428 Issue: 2 Pages: 1321-1334
  • DOI: 10.1093/mnras/sts111
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 重力不安定性による惑星形成 (2015)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 新学術領域「系外惑星」B01,B02班 研究会 「円盤から惑星・衛星へ：形成と進化」
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2015-02-16 – 2015-02-17
  • Invited
• [Presentation] 星・星周円盤の形成と重力不安定による惑星形成 (2014)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 第１回 DTAシンポジウム 「星形成領域および星団環境での惑星の形成と進化」
  • Place of Presentation: 国立天文台
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-09-30
  • Invited
• [Presentation] "Effects of magnetic field and radiation transfer for the formation and evolution of circumstellar disks" (2014)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: The 6th East Asian Numerical Astrophysics Meeting
  • Place of Presentation: キョンヒ大学、韓国
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
  • Invited
• [Presentation] ファーストコアの角運動量進化における輻射および非理想磁気流体効果の影響 (2014)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 2014年日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-14
• [Presentation] 自己重力円盤の構造とその分裂における輻射過程の影響 (2014)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 2014年日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] SPH法のための磁気散逸スキームの開発とその星形成シミュレーションへの応用 (2014)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 2014年日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: クレタ島、ギリシャ
  • Year and Date: 2014-03-21
• [Presentation] SPH法による非理想輻射磁気流体シミュレーションコードの開発とその円盤形成過程への応用 (2013)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 理論懇シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2013-12-25
• [Presentation] Formation, orbital and thermal evolution, and survival of planetary-mass clumps in the early phase of circumstellar disk evolution (2013)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: Exoplanets and Disks : Their formation and Diver sity II
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2013-12-08
• [Presentation] 円盤分裂によって形成したクランプの性質について (2013)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 2013年日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] 星周円盤初期進化過程の分類 (2013)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 2013年日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] 円盤形成初期における円盤分裂と分裂片の熱進化 (2012)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 理論懇シンポジウム・計算宇宙物理学の新展開
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2012-12-23
• [Presentation] 原始星形成、星周円盤の進化過程における加熱、冷却過程の重要性について (2012)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: 2012年日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 大分大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] The effect of mass accretion for formation and thermal evolution of circumstellar disks (2012)
  • Author(s): 塚本裕介
  • Organizer: The Labyrinth of Star Formation
  • Place of Presentation: クレタ島、ギリシャ
  • Year and Date: 2012-07-18