Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究課題では高精度な数値シミュレーションを駆使することで、初期宇宙の星団形成過程を明らかにする。まず、大規模な宇宙論的流体シミュレーションにより、多数の初代星ミニハローの形成から低金属な初代銀河の形成、そして中心へのガス流入を直接計算する。その後、ガス雲内での星団形成、フィードバックによるガス雲の晴れ上がりまでを輻射流体計算によって詳細に求める。これらのシミュレーションを統計的に行うことで、(a)単位体積中の初代星密度、低金属星団密度、(b)高密度星団の形成条件について明らかにする。
本研究課題は、初期宇宙における高密度星団の形成について理論的に明らかにするというものである。当該年度においては、星団形成において鍵となる大質量星からの紫外線輻射フィードバックを考慮した大規模輻射流体シミュレーションを実行した。結果として、銀河系の典型的なサイズや密度の分子雲では、輻射フィードバックにより、ガスが吹き飛ばされて星形成率が10パーセント以下となる事が分かった。その場合、ガスがなくなった後、星同士が重力的に束縛することが出来ず、広がっていく。一方で、ガスの表面密度が100太陽質量/パーセク^2を超えるような高密度分子雲では、分子雲自身の重力により、輻射フィードバックに打ち勝って分子雲中心へのガスのインフローが続く事が分かった。結果として、大半のガスが星団形成に使われ、重力的に束縛された高密度星団が形成されることが分かった。これに加え、重元素量との依存性についても調べ、高密度かつ重元素が多い大質量分子雲が高密度星団の形成に繋がることを示した。このような高密度星団はその後、重力多体相互作用により、中心に大質量星連星を形成する可能性があるため、重力波イベントの起源天体を考える上で非常に重要である。これに加えて、宇宙論的な流体シミュレーションにより、初代銀河における星形成についても調べた。結果として、ミニハローで形成される種族III星の初期質量関数によって、その後に形成される初代銀河内のガスの状態、星形成は大きく影響を受ける事が分かった。今後はこれらを統合して、高密度星団形成について統計的に明らかにしていく。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 Other
All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Peer Reviewed: 9 results, Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 5 results)
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
Volume: 277 Pages: 107948-107948
10.1016/j.jqsrt.2021.107948
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 509 Issue: 3 Pages: 4037-4057
10.1093/mnras/stab3092
Volume: 508 Issue: 3 Pages: 3226-3238
10.1093/mnras/stab2637
Volume: 506 Issue: 4 Pages: 5512-5539
10.1093/mnras/stab2099
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 73 Issue: 4 Pages: 929-942
10.1093/pasj/psab055
Volume: 506 Issue: 1 Pages: 84-97
10.1093/mnras/stab1729
MNRAS
Volume: 497 Issue: 3 Pages: 3830-3845
10.1093/mnras/staa2062
Volume: 498 Issue: 4 Pages: 5541-5556
10.1093/mnras/staa2809
Volume: 498 Issue: 4 Pages: 5960-5971
10.1093/mnras/staa2744
