2018 Fiscal Year Research-status Report
磁場に貫かれたフィラメント状分子雲の自己重力不安定性と星形成
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18K03702
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
工藤 哲洋 長崎大学, 教育学部, 准教授 (60413952)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 天文学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星は分子雲と呼ばれるガスから生まれる．最近の観測から，分子雲は細長い構造をしていて，その細長い構造の軸に垂直な方向に磁場が貫いていることがわかってきた．そこで，私たちは，そのような分子雲からどのように星が生まれるのかを理論的に研究している．
上記の目的のため，磁場に貫かれた細長い分子雲の重力安定性を理想磁気流体力学の数値シミュレーションによって調べた．分子雲は磁場がない場合の円柱状の等温力学平衡解とし，その円柱の軸に垂直な方向に一様な磁場が貫いている状況を初期条件として計算を行った．初期の平衡解にランダムで微小なゆらぎを与えて時間発展を計算した結果，以前に私たちが行った線形解析の結果から予想された通り，磁場が弱くても強くても分子雲は自己重力によって分裂した．また，その初期の成長時間は線形解析で得られた結果とほぼ一致していた（磁場が弱い場合には成長時間が早く，磁場が強い場合には成長時間は遅い．ただし，磁場が非常に強くても，磁場がない場合の2倍くらいのタイムスケールで成長した）．一方．十分に時間が経過し，分裂片が非線形に成長した後は，磁場の強さによって違いが見られた．磁場がある値よりも弱い時は，分裂片の中心が星の誕生へつながる重力崩壊を起こした．しかし，磁場がある値よりも強い時は，分裂片の収縮は止まり，磁場の力で支えらた円盤状のガスの塊となった．この場合，さらに時間発展を追いかけると，円盤状の塊は，他のガスの塊と重力によって引き合い合体を始めた．これらはおおよそ，約1000万年のタイムスケールで進行した．
上記の研究に加え，共同研究として線形解析を行い，分子雲の力学平衡が等温でない場合についての安定性も調べた．その結果，成長率は異なるが，等温の場合と同様に，磁場が弱くても強くても分子雲は自己重力によって分裂する結果を得た．
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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
計算結果がほぼ予想通りの結果を示していたため，おおよそ予定通り進んでいる，今後は結果を論文としてまとめる時間を確保し，なるべく早い時期に論文として出版したい．
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| Strategy for Future Research Activity |
数値シミュレーションの結果，分裂片が非線形に成長した後，磁場がある値よりも強い時は，分裂片の収縮は止まり，磁場の力で支えらた円盤状のガスの塊となった．この場合，現実的な分子雲で予想される両極性拡散（磁場をガスから拡散される効果）があると，円盤状の分子雲から磁場が周囲へと逃げ出す可能性が高い．その場合，円盤状のガスの塊は磁場の力で支えることができなくなり，ガスの塊の中心で星の誕生へつながる重力崩壊が起こると考えられる．今後は，両極性拡散を取り入れた数値シミュレーションを実行し，その予想が正しいかどうか確認したい．また，重力崩壊した場合は，重力崩壊のタイムスケールを定量的に求め，実際の観測から予想される星の形成のタイムスケールと比較する予定である．
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| Causes of Carryover |
旅費が当初の見積もりよりも少し安かったためである．来年度の旅費として使用する予定．
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