輻射流体力学の新しい定式化とその粒子法的計算法による天体形成過程の理論的研究

• Project/Area Number: 15740118
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 犬塚 修一郎 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80270453)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 輻射流体力学 / 星・惑星形成 / 電離領域 / 電離波面 / 解離波面 / 衝撃波 / 熱的不安定性 / 分子雲形成 / 輻射輸送

Research Abstract

本研究の目的は輻射流体力学の定式化を再構成して、効率的な数値計算手法を開発して、天体形成理論に応用することである。輻射流体力学の相対論的な定式化およびそれを用いた線形波動の詳細な解析は完成し、現在それをまとめた論文を投稿している段階である。その定式化に基づく計算法に関しても、非相対論的な問題での手法はほぼ完成したので、今後は種々の具体的な問題に応用することが可能となった。但し、今後も計算を高速化するための工夫を続けていく必要がある。
上記の研究に並行して、星形成過程の具体的な現象論における近似的な輻射流体力学計算も進めた。具体的には、大質量星が形成された領域に広がる電離・解離領域の膨張過程を研究した。計算は球対称1次元で、輻射場に関しては2流束近似を用いているが、解離を起こす紫外線光子のライン・スペクトルを解く必要があるため、非常に困難な計算である。実際、相互作用する電離波面と解離波面の両方を一貫性をもって計算したのは世界的にも初めての試みである。その結果、一般的な条件の場合、電離波面のすぐ前面に立つ衝撃波によつて圧縮された高密度層での分子ガスの割合は非常に大きくなることが明らかになった。この層は重力不安定により分裂して次の世代の星形成を誘発するが、形成される星の中に大質量星が含まれる場合は、さらに多くの星形成を誘発するので、爆発的星形成のメカニズムとなるえる。詳細な解析に基づいてこの誘発的星形成理論の一般論を提唱した。これらの結果は、米国・天体物理学会誌(Astrophysical Journal)に投稿された3本の論文となり、現在そのうちの1本は発表済み、また1本が受理されて発表予定である。残り1本を再投稿している段階である。

Research Products

• [Journal Article] Dynamical Expansion of Ionization and Dissociation Front around a Massive Star. II. On the Generality of Triggered Star (2006)
  • Author(s): 細川隆史
  • Journal Title: Astrophysical Journal 印刷中
• [Journal Article] Universality and Diversity of Solar Winds Driven by Nonlinear Low-Frequency Alfven Waves from the Photosphere - Fast/Slow Winds and Disappearance of Solar Winds - (2006)
  • Author(s): 鈴木建
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research 印刷中
• [Journal Article] Dynamical Expansion of Ionization and Dissociation Front around a Massive Star : A Mode of Triggered Star Formation (2005)
  • Author(s): 細川隆史
  • Journal Title: Astrophysical Journal 623 Pages: 917-921
• [Journal Article] Self-Sustained Ionization and Vanishing Dead Zones in Protoplanetary Disks (2005)
  • Author(s): 犬塚修一郎
  • Journal Title: Astrophysical Journal 628
• [Journal Article] Making the corona and the fast solar wind : a self-consistent simulation for the low-frequency Alfven waves from photosphere to 0.3AU (2005)
  • Author(s): 鈴木建
  • Journal Title: Astrophysical Journal 632
• [Journal Article] Evaporation and condensation of HI clouds in thermally bistable interstellar media : semi-analytic description of isobaric dynamics of curved interfaces (2005)
  • Author(s): 長島雅裕
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 361
• [Journal Article] Angular Momentum Transport by MHD Turbulence in Accretion Disks : Gas Pressure Dependence of the Saturation Level of the Magnetorotational Instability (2005)
  • Author(s): 佐野孝好, 犬塚修一郎, N.Turner, J.Stone
  • Journal Title: The Astrophysical Journal 605 Pages: 321-339
• [Journal Article] Dynamical Expansion of Ionization and Dissociation Front around a Massive Star : A Mode of Triggered Star Formation (2005)
  • Author(s): 細川隆史, 犬塚修一郎
  • Journal Title: The Astrophysical Journal (印刷中)
• [Journal Article] The Formation of Molecular Clouds (2004)
  • Author(s): 犬塚修一郎, 小山洋
  • Journal Title: Revista Mexicana de Astronomia y Astrofisica 22 Pages: 26-29
• [Journal Article] Star Formation : Theory and Modelling (2004)
  • Author(s): 犬塚修一郎
  • Journal Title: Springer Proceedings in Physics 91 Pages: 575-585
• [Journal Article] Coronal Heating and Acceleration of the High and Low-Speed Solar Winds by MHD Waves (2004)
  • Author(s): 鈴木建, 犬塚修一郎
  • Journal Title: Proceedings of the SOHO 15 Workshop (ESA SP-575) 575 Pages: 164-164
• [Book] 宇宙と生命の起源-ビッグバンから人類誕生まで 岩波ジュニア新書477 (2004)
  • Author(s): 横山, 山田, 北山, 梅村, 犬塚, 嶺重, 小久保, 阿部, 小林, 瀬戸口, 吉川
  • Total Pages: 240
  • Publisher: 岩波書店
• [Publications] 小山洋, 犬塚修一郎: "The Field Condition : A New Constraint of Spatial Resolution in Simulations of Thermally Unstable Hydrodynamics"The Astrophysical Journal Letters. 602. L25-L28 (2004)
• [Publications] 佐野孝好, 犬塚修一郎, N.Turner, J.Stone: "Angular Momentum Transport by MHD Turbulence in Accretion Disks : Gas Pressure Dependence of the Saturation Level of the Magnetorotational Instability"The Astrophysical Journal. (印刷中). (2004)
• [Publications] 瀬田, 長谷川, 阪本, 岡, 澤田, 犬塚, 小山, 林: "Detectoin of Shocked Molecular Gas by Full-Extent Mapping of the Supernova Remnant W44"The Astronomical Journal. 127. 1098-1116 (2004)
• [Publications] 犬塚修一郎: "Star Formation : Theory and Modelling"Proceedings of 4^<th> Cologne-Bonn-Zermatt-Symposium : "The Dense Interstellar Medium in Galaxies". (印刷中). (2004)
• [Publications] 犬塚修一郎, 小山洋: "The Formation of Molecular Clouds : An Origin of Supersonic Turbulence"ASP Conference Proceedings. 289. 195-198 (2003)
• [Publications] 野村英子, 犬塚修一郎: "Photoevaporation of Protoplanetary Disks Irradiated by a Massive Star"ASP Conference Series. (印刷中). (2004)