2019 Fiscal Year Annual Research Report
自転・磁場をとりいれた原始星の降着進化シミュレーション
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18J01296
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
平野 信吾 九州大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 数値シミュレーション / 星形成 / 磁気流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生まれた直後の星(原始星)は、周りのガスが降り積もることでその質量が増加する。また大きな角運動量を持ったガスは原始星に到達できず、その周りに円盤(原始惑星系円盤)を形成する。原始星・原始惑星系円盤の形成・成長において、磁場による角運動量輸送は重要な役割を担う。近年、原始星近傍の円盤構造の観測が相次いで報告されるようになっており、その形成過程を理論的に説明することが要請されている。
今年度は原始惑星系円盤の形成における磁場の影響を調べるために、3次元非理想磁気流体シミュレーションを用いたパラメータ・サーベイを行った。シミュレーションの初期条件となる星形成分子雲の物理パラメータのうち、(1)分子雲の回転軸と磁力線方向の角度と(2)重力不安定性の２パラメータを変化させ、合計16通りの数値シミュレーションを行った。得られた計算結果を解析し、原子惑星系円盤の質量・大きさの初期パラメータに対する依存性を主に調べた。その結果、(1)回転軸に対して磁力線方向が外れるほど、また(2)重力不安定性が強いほど、円盤は大きく・重くなることを確認した。この依存性は円盤が降着進化する途中で変化しており、これにより先行研究が異なる依存性を結論づけていたことを説明できることがわかった。本計算より得られた円盤半径は、近年観測報告の増えている若い原始星の円盤半径をよく説明する。本研究成果は既に論文にまとめて学会誌に投稿しており、現在査読中である。
今年度は３本の論文を査読誌で発表し、学会発表を国内１件・国外３件行っている。
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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
前年度より引き続き、非理想磁気流体数値コードを用いた研究を進めた。原始星・原始惑星系円盤の形成過程を調べるシミュレーションについてパラメータ・サーベイを行い、特に星形成ガス雲の角運動量輸送過程を詳細に解析した。これにより星形成ガス雲の初期条件に応じた原始星・原始惑星系円盤の物理量の変化が明らかになった。これまで得られた結果は論文2本として査読誌で発表しており、更に論文1本を投稿中である。また宇宙論的シミュレーションより得られた初代星形成ガス雲を初期条件とした、初代星連星系形成シミュレーションを行った。この結果は論文1本として査読誌で発表している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では非理想磁気流体シミュレーションを初代星形成過程を調べるために用いる。主に星形成ガス雲の状態方程式を変化させることで実現可能だが、初代星形成においても星形成環境によって状態方程式は大きく異なる。そこで特徴的な状態方程式を選択し、それぞれのもとでの星形成過程を数値シミュレーションする。新たに初期磁場強度をモデル・パラメータとして、星形成に及ぼす影響(質量分布など)を確認する。
また宇宙論的シミュレーションを用いて、宇宙再結合期のstreaming motionが初代星形成ガス雲に及ぼす影響を調べる。本計算では、星形成収縮段階を最後まで計算することで、ジーンズ不安定ガス雲の性質・ガス雲の分裂数のパラメータ依存性を確認できるようになる。
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