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多様な爆発現象を用いた初期宇宙における星形成と巨大ブラックホールの起源の解明

Research Project

Project/Area Number 16J02951
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Astronomy
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

仲内 大翼  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords天体形成 / 恒星風 / stellar wind
Outline of Annual Research Achievements

まず超新星爆発や銀河形成に伴い発生する衝撃波による圧縮を受けた低金属度ガスの熱進化を計算した. そして太陽質量以下の星が形成される条件を調べた.ガスの冷却は初め等圧的に進み,やがて十分冷却が進んだ層で重力的な不安定性により分裂片が形成する.その後分裂片は自己重力的に収縮を進めていく.ダストの存在が熱進化や分裂片質量に大きな影響を与えることがわかった.実際,ダストが存在しない場合,衝撃波圧縮により形成される分裂片質量は,いくら金属度が高くなっても10太陽質量を下回ることはない. 一方ダストが存在する場合,ダストの冷却に起因したガスの再分裂が期待されるため,ガス金属度が十万分の一太陽金属度であっても,太陽質量以下の分裂片が形成されることがわかった.
次に低金属度ガスの電離度と磁気散逸率を計算した. 磁場は, 磁気制動や磁気アウトフローの駆動を通して連星形成に大きな役割を果たす. 磁場とガスの結合は電離度に依存するので, 磁場を考えるときには電離度を正しく計算する必要がある. 先行研究では, 全ての逆反応を考えなかったので, 高密度で電離度が不連続になる. またアルカリ金属をMgとしてひとまとめに扱っている. 本研究では, 全ての化学反応に対して逆反応を考慮したり, アルカリ金属を個別に扱ったりした化学ネットワークを新たに構築し, 低金属度ガスの電離度計算を行った. 先行研究の結果の比較を行い, 1e16 cm-3よりも高密度では電離度が100-1000倍以上大きくなることがわかった. これは1e16 cm-3付近でダストが蒸発した後にアルカリ金属の電離が進むためである. 電離度の結果をもとに磁気散逸の条件を考えた. 始原ガスでは磁気散逸は起こらないが, 金属が微量でも存在するガスでは1e13-1e16 cm-3でオーム散逸により磁場が散逸することがわかった.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Condition for low-mass star formation in shock-compressed metal-poor clouds2018

    • Author(s)
      Nakauchi Daisuke , Omukai Kazuyuki , Schneider Raffaella
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 480 Issue: 1 Pages: 10431056-10431056

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1911

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Helium Star Models with Optically Thick Winds: Implications for the Internal Structures and Mass-loss Rates of Wolf-Rayet Stars2018

    • Author(s)
      D. Nakauchi, H. Saio
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 852 Issue: 2 Pages: 126-138

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa9f2d

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Do stellar winds prevent the formation of supermassive stars by accretion?2017

    • Author(s)
      Nakauchi,D., Hosokawa,T., Omukai,K., Saio,H., & Nomoto,K.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 465 Issue: 4 Pages: 5016-5025

    • DOI

      10.1093/mnras/stw3114

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Jet-powered supernovae of 10^5 M_{odot} population III stars are observable by Euclid, WFIRST, WISH, and JWST2016

    • Author(s)
      Matsumoto, Tatsuya; Nakauchi, Daisuke; Ioka, Kunihito; Nakamura, Takashi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 823 Issue: 2 Pages: 83-94

    • DOI

      10.3847/0004-637x/823/2/83

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 低金属度ガスの電離度と磁気散逸率について2019

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, 須佐元
    • Organizer
      天文学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 始原ガスからの磁場散逸について2018

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, 須佐元
    • Organizer
      天文学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 低金属度ガスの電離度と磁気散逸率の計算2018

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, 須佐元
    • Organizer
      初代星研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Ionization degree and magnetic diffusivities in the low-metallicity star formation2018

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, 須佐元
    • Organizer
      Stellar Archaeology as a Time Machine to the First Stars
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低金属度ガスの電離度と磁気散逸率について2018

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, 須佐元
    • Organizer
      理論懇シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 衝撃波圧縮を受けた低金属度ガス雲の熱進化と低質量分裂片の形成について2018

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, Raffaella Schneider
    • Organizer
      初代星研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 衝撃波圧縮を受けた低金属度ガス雲の熱進化と分裂片質量について2018

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行, Raffaella Schneider
    • Organizer
      日本天文学会 2018年春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Stellar winds from accreting primordial massive stars and Wolf-Rayet stars2017

    • Author(s)
      D. Nakauchi, T. Hosokawa, K. Omukai, H. Saio, K. Nomoto
    • Organizer
      Phenomena, Physics, and Puzzles of Massive Stars and their Explosive Outcomes
    • Place of Presentation
      サンタバーバラ(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2017-03-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 衝撃波圧縮を受けた低金属量ガス雲の熱進化と低質量分裂片の形成について2017

    • Author(s)
      仲内大翼,大向一行
    • Organizer
      天文学会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県・博多市)
    • Year and Date
      2017-03-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Optically Thick Wind Models of Wolf-Rayet Stars & Mass-Loss Rates2017

    • Author(s)
      仲内大翼,斉尾英行
    • Organizer
      Molecule 2017: "Transient Universe in the Big Survey Era: Understanding the Nature of Astrophysical Explosive Phenomena"
    • Place of Presentation
      基礎物理学研究所(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2017-01-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Wolf-Rayet星の構造と質量放出率について2017

    • Author(s)
      仲内大翼,斉尾英行
    • Organizer
      日本天文学会 2017年秋季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Wolf-Rayet星及び星風の構造と質量放出率について2017

    • Author(s)
      仲内大翼,斉尾英行
    • Organizer
      理論懇シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Wolf-Rayet星の構造と質量放出率について2016

    • Author(s)
      仲内大翼,斉尾英行
    • Organizer
      理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-12-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 降着進化する大質量始原星及びWolf-Rayet星からの星風について2016

    • Author(s)
      仲内大翼,細川隆史,大向一行, 斉尾英行,野本憲一
    • Organizer
      初代星・初代銀河研究会
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座(石川県・金沢市)
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 光学的に厚い定常風を伴ったWolf-Rayet星モデル2016

    • Author(s)
      仲内大翼,斉尾英行
    • Organizer
      天文学会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Radiation Driven Wind from an Accreting Supermassive Star?2016

    • Author(s)
      D. Nakauchi, T. Hosokawa, K. Omukai, H. Saio, K. Nomoto
    • Organizer
      First Stars V
    • Place of Presentation
      ハイデルベルク(ドイツ連邦共和国)
    • Year and Date
      2016-08-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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