2015 Fiscal Year Research-status Report
超高分解能３次元磁気流体シミュレーションによる大質量星形成過程の解明
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15K05039
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
井上 剛志 国立天文台, 理論研究部, 助教 (90531294)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 大質量星 / 星形成 / 衝撃波 / 磁気流体力学 / 自己重力 / 適合格子計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
質量が太陽の10倍を超えるような大質量星は、強烈な放射による電離領域の形成から寿命の最後に迎える重力崩壊型超新星爆発や中性子星、ブラックホールの形成に関わる天文学的に極めて重要な天体でありながら、その形成シナリオやメカニズムに関してほとんど理解されていないのが現状である。本研究では大質量分子雲コアと呼ばれる大質量形成の直前段階の天体がどのようなプロセスで形成されるのか、そのメカニズムを適合格子計算法(AMR)を用いた超高分解な磁気流体力学シミュレーションで明らかにすることを目的とする。
平成27年度は研究遂行の鍵となるAMRコードを用いた大質量星の前段階となる自己重力で束縛された大質量分子雲コアの形成過程に関する研究を行った。用いた国産のAMRコードであるSFUAMTO(Matsumoto2009)であり、開発者の松本氏(法政大学)に直接使用法の手ほどきを受けた。計算には国立天文台天文シミュレーションプロジェクトの大規模並列計算機であるClay XC-30を用いた。SFUMATOはMIPを用いた並列化が施されており、本研究では５１２コアを用いて主に計算を行った。計算設定としては分子雲に特徴的な超音速乱流を内包した２つの独立な分子クランプを超音速で衝突させる実験を行った。その結果、衝撃波圧縮領域で大質量な高密度分子雲フィラメントが形成され、そのフィラメントが超波長モードで重力崩壊することによって大質量分子雲コアが形成されることが明らかとなった。現在このような結果がどの程度一般的な状況下で達成されるのかについて、初期条件が異なる計算を行って確かめているところである。結果がそろい次第、論文にまとめて投稿する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通りAMRコードの習熟を行い、かつ幾つかのシミュレーションを大規模並列計算機で実行することができた。途中で高マッハ数の等温磁気流体衝撃波の人工的な数値不安定性に悩まされ、数値計算が進行中に止まってしまう問題点があったが、AMR数値計算のスペシャリストであり、かつ星形成研究の第一人者であるCEA Saclay(フランス)の P. Hennebelle 教授の研究室に滞在してコードのマイナーな改変を行った。その結果、広いパラメーターレンジに対してシミュレーションを完遂することが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果から、高マッハ数の衝撃波圧縮によって大質量な高密度分子雲フィラメントが形成され、そのフィラメントが超波長モードで重力崩壊することによって大質量分子雲コアが形成されることが明らかとなった。今後は考えうる幾つかの初期条件の変更に対してどのように結果が応答するのかを調べ、上記の基本シナリオに対して確証が得られ次第結果を論文にまとめる予定である。さらにそれが済み次第、当初の計画に沿って、(i)形成される大質量星の質量と衝突する分子雲の物理量の関係の定式化、(ii)観測と連携した理論の実証、という段階に進んでいきたい。
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| Causes of Carryover |
シミュレーションデータ保存用の大容量ハードディスクを購入の予定であったが、計算センターとして使用している国立天文台天文シミュレーションプロジェクトの解析サーバ上に追加ストレージとして20TBの使用が無償で認められた。そのため今年度での購入が不要となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記のように平成27度の購入は不要であったが、当初予定よりも大きなデータの保存先が継続的に必要となることが予想される。したがって、平成28度には今年度不要分となった資金を含めてハードディスクを購入してデータの保存先を確保する予定である。
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[Presentation] 星間媒質進化と磁場2016
Author(s)
井上 剛志
Organizer
セミナー型ALMAワークショップ
Place of Presentation
国立天文台三鷹キャンパス
Year and Date
2016-03-30 – 2016-03-31
Invited
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