Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
原始惑星系円盤は惑星形成の現場であると同時に、円盤を通したガス降着によって原始星の進化を左右する重要な天体である。原始惑星系円盤は低温・高密度であるため、非理想磁気流体効果が強くはたらき、円盤の角運動量輸送過程として重要視されている乱流の駆動を抑えることが知られている。非理想磁気流体効果は３種類(オーム抵抗、ホール効果、両極性拡散)あり、ホール効果だけが十分に考慮されてこなかった。本研究ではホール効果の実装法から徹底的に調査・開発し、すべての非理想効果を考慮した高解像度の大域的磁気流体シミュレーションをおこない原始惑星系円盤の現実的な構造を明らかにする。
2022年度は以下の2つテーマについて研究をおこなった。(オーム散逸と両極性拡散を考慮した原始惑星系円盤の大域円盤シミュレーション)2022年度は，富岳を用いて前年度より2倍解像度の高い大域円盤シミュレーションを実行した。円盤内側の磁気乱流が発達する活性領域と，円盤外側の磁気乱流が抑制されるデッドゾーンの両方を計算領域内に含む。非理想磁気流体効果の係数分布が滑らかになるように前年度の計算設定を改良した。前年度におこなった低解像度シミュレーションと整合的な結果が得られ，数値的な収束性が確認された。具体的には，活性領域とデッドゾーンはステップ関数的に不連続に接しているのではなく，デッドゾーンの内側領域に遷移層が出現し，そこでは磁束がほとんど消失し，ガス降着がほぼ完全に抑制されることがわかった。その他磁束輸送の結果などと合わせて，研究成果について現在学術論文を執筆中である。(ホール効果を含めた非理想磁気流体効果を考慮した原始惑星系円盤の大域円盤シミュレーション)ホール効果を考慮したシミュレーションを安定実行するためのコード開発をおこなった。前年度のホイッスラー波の線形解析により，時間3次精度のスキームを使うと安定的にホイッスラー波が解けることが判明した。さらに円盤を一部を抜き出し，せん断流は考慮しつつ曲率は無視するshearing-box近似をおこなったシミュレーションと，大域円盤2次元シミュレーションによりテスト計算をおこなった。その結果，shearing-boxシミュレーションと大域円盤シミュレーションともに，時間3時精度スキームでは数値的な不安定性が発生することが判明した。その後，数値流束にホイッスラー波に起因する数値散逸を入れつつも，空間3次精度で空間的な精度を確保する方法を実装した結果，不安定性が抑えられ良好な結果を得た。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021
All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results, Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)
The Astrophysical Journal
Volume: 941 Issue: 1 Pages: 73-73
10.3847/1538-4357/ac9eb1
