The role of magnetic fields in the phase transition process of interstellar medium driven by the dynamic stellar system spiral arms

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03929
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: Iwasaki Kazunari 国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 助教 (50750379)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 分子雲 / 星形成 / 磁気流体力学 / 恒星系力学

Outline of Final Research Achievements

In this study, local simulations considering detailed physical processes were performed to investigate the formation and evolution of molecular clouds. We found that while the global physical properties of molecular clouds strongly depend on their formation environment, the statistical properties of high-density regions where star are born show a universal relationship. This finding may explain observational features where molecular clouds in various physical states show a universal stellar initial function. Furthermore, to take into account galactic-scale processes, a galactic stellar system, which drives galactic spiral arms, was implemented into the publically available simulation code, Athena++. This implementation successfully reduces numerical self-force exerting on stars near boundaries of different resolutions.

Free Research Field

宇宙物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

星は宇宙の基本的構成要素で，その形成過程を理解することは，宇宙進化を解明するうえで必要不可欠である。本研究は星形成の場である分子雲形成の局所プロセスを可能な限り第一原理から調査することで，形成される分子雲の多様性と，星形成に至る物理過程の普遍性を明らかにした。星形成の初期条件解明の第一歩となった。また本研究において，銀河スケールのプロセスが分子雲形成を始めとする星間媒質の進化へ与える影響を明らかにするために開発した恒星系多体系モジュールは将来的に公開を目指しており，天文コミュニティでこのコードが共有されることにより，多様な物理過程を考慮したシミュレーションがさらに発展すると期待される。