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2012 Fiscal Year Annual Research Report

輻射輸送シミュレーションが解き明かすALMA時代の天文学

Research Project

Project/Area Number 21244021
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

富阪 幸治  国立天文台, 理論研究部, 教授 (70183879)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 町田 正博  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10402786)
和田 桂一  鹿児島大学, 理工学研究科, 教授 (30261358)
相川 祐理  神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40324909)
大向 一行  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70390622)
Project Period (FY) 2009-04-01 – 2013-03-31
Keywords理論天文学 / 計算物理 / 観測的可視化 / シミュレーション / 輻射輸送 / 星間化学 / 星形成
Research Abstract

シミュレーションによって得られた物理状況を天文観測手段の電磁波によって観測したら、どのように観測されるべきかを、正確にシミュレーションすることを観測的可視化と呼ぶ。本研究ではシミュレーションを天体物理研究のより強力な武器とするため、様々な天体に対する観測的可視化をおこなうことを目的とした。
1. 3次元MHDシミュレーションにもとづいて、星無しコア、原始星コアに対するダスト熱輻射の偏波観測予測を行い、初期に大域的な回転と磁場が平行でない場合について、偏波観測がどのような磁場形状に対応するかを調べた。2次元軸対称の形状で実現する典型的な砂時計型の偏波形状以外に、S字型の偏波形状が生じることを発見した。2. 数値シミュレーションを用いて原始星アウトフローの長時間進化の計算を行い、観測されている低質量原始星アウトフローの統計データと計算から得られたアウトフローの性質を比較した。その結果、原始星アウトフローは星周円盤から直接駆動する成分のみで説明可能であることを示した。3. 3次元輻射MHDシミュレーションと分子進化シミュレーションにもとづいて、原始星およびファーストコアエンベロープの分子組成を調べた。その結果、温度が500K以下ではダスト表面生成分子の昇華反応により気相の分子組成が決まること。また500K以上の領域では、分子の破壊と再形成が進むことが明らかとなった。4. 宇宙初期の天体のうち特にクェーサ―の起源となりえる超大質量星ならびに微量のダストを含むガスからの第二世代星形成を化学反応・輻射過程といった微視的過程を詳細に取り扱うことにより調べた。5. 活動銀河中心核周囲に存在が仮定されていた「分子トーラス」が輻射性フィードバックにより自然に形成されることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (28 results)

All 2013 2012

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 18 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Protostellar Collapse: Protostellar Core Formation2013

    • Author(s)
      K. Tomida, K. Tomisaka, T. Matsumoto, Y. Hori, S. Okuzumi, M.N. Machida, and K. Saigo
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 763 Pages: 6

    • DOI

      doi:10.1088/0004-637X/763/1/6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of Non-steady Spiral Arms in Disk Galaxies2013

    • Author(s)
      J. Baba
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 763 Pages: 46(14pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/763/1/46

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolution of protostellar outflow around low-mass protostar2013

    • Author(s)
      M.N. Machida
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 431 Pages: 1719-1744

    • DOI

      10.1093/mnras/stt291

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation and early evolution of circumstellar discs in turbulent molecular cloud cores2013

    • Author(s)
      Y. Tsukamoto
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 428 Pages: 1321-1334

    • DOI

      10.1093/mnras/sts111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exploring Magnetic Field Structure in Star-Forming Cores with Polarization of Thermal Dust Emission2012

    • Author(s)
      A. Kataoka
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 761 Pages: 40(21pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/761/1/40

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemistry in the First Hydrostatic Core Stage by Adapting Three-Dimensional Radiation Hydrodynamic Simulations2012

    • Author(s)
      K. Furuya
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 758 Pages: 86(20pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/758/2/86

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic Field in the Isolated Massive Dense Clump IRAS 20126+41042012

    • Author(s)
      H. Shinnaga
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Letters

      Volume: 750 Pages: L29(5pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/750/2/L29

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radiation-driven Fountain and Origin of Torus around Active Galactic Nuclei2012

    • Author(s)
      K. Wada
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 758 Pages: 66(10pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/758/1/66

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phosphorus Chemistry in the Shocked Region L1157 B12012

    • Author(s)
      T. Aota
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 761 Pages: 74(10pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/761/1/74

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] From Prestellar to Protostellar Cores II. Time Dependence and Deuterium Fractionation2012

    • Author(s)
      Y. Aikawa
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 760 Pages: 40(19pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/760/1/40

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First Detection of Water Vapor in a Pre-stellar Core2012

    • Author(s)
      P. Caselli
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Letters

      Volume: 759 Pages: L37(5pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/759/2/L37

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The 3 mm Spectral Line Survey toward the Lynds 1157 B1 Shocked Region. I. Data2012

    • Author(s)
      T. Yamaguchi
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 64 Pages: 105(45pp)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Supermassive black hole formation by cold accretion shocks in the first galaxies2012

    • Author(s)
      K. Inayoshi
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 422 Pages: 2539-2546

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2012.20812.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The formation of the extremely primitive star SDSS J102915+172927 relies on dust2012

    • Author(s)
      R. Schneider
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 423 Pages: L60-L64

    • DOI

      10.1111/j.1745-3933.2012.01257.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Variable accretion rates and fluffy first stars2012

    • Author(s)
      R. J. Smith
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 424 Pages: 457-463

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2012.21211.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapidly Accreting Supergiant Protostars: Embryos of Supermassive Black Holes?2012

    • Author(s)
      T. Hosokawa
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 756 Pages: 93(10pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/756/1/93

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Do Environmental Conditions Affect the Dust-Induced Fragmentation in Low-Metallicity Clouds? Effect of Pre-Ionization and Far-Ultraviolet/Cosmic-Ray Fields2012

    • Author(s)
      K. Omukai
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 64 Pages: 114(9pp)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protostellar Feedback and Final Mass of the Second-generation Primordial Stars2012

    • Author(s)
      T. Hosokawa
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Letters

      Volume: 760 Pages: L37(5pp)

    • DOI

      10.1088/2041-8205/760/2/L37

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Expected Observations of Star Formation Process: from Molecular Cloud Core to Protostar Phase2012

    • Author(s)
      K. Tomisaka
    • Organizer
      New Trend in Radio Astronomy in th ALMA Era
    • Place of Presentation
      ザ・プリンス箱根(神奈川県)
    • Year and Date
      20121203-20121208
  • [Presentation] From Prestellar to Protostellar Cores: Time Dependence and Deuterium Fractionation2012

    • Author(s)
      Y.Aikawa
    • Organizer
      Workshop on Interstellar Matter 2012(国際ワークショップ)
    • Place of Presentation
      北海道大学低温科学研究所(北海道)
    • Year and Date
      20121017-20121019
  • [Presentation] Star formation in low-metallicity gas: thermal and chemical processes2012

    • Author(s)
      K. Omukai
    • Organizer
      The low-metallicity ISM: Chemistry, Turbulence and Magnetic Fields
    • Place of Presentation
      Goettingen U., Germany
    • Year and Date
      20121008-20121012
  • [Presentation] From Prestellar to Protostellar Cores2012

    • Author(s)
      Y.Aikawa
    • Organizer
      COSPAR
    • Place of Presentation
      Narayana Murthy Centre of Excellence, India
    • Year and Date
      20120714-20120722
    • Invited
  • [Presentation] Expected Observations of the Star Formation Process: from Molecular Cloud Core to First Hydrostatic Core2012

    • Author(s)
      K. Tomisaka
    • Organizer
      EPoS 2012 The Early Phase of Star Formation - Assembling Pieces of the Missing Paradigm
    • Place of Presentation
      Max-Planck-Society Conference Center Ringberg Castle, Tegernsee, Germany
    • Year and Date
      20120701-20120706
  • [Presentation] From Prestellar to Protostellar Cores: Time Dependence, Deuterium Fractionation, and Disk Formation2012

    • Author(s)
      Y.Aikawa
    • Organizer
      The Early Phase of Star Formation (国際ワークショップ)
    • Place of Presentation
      Ringberg Castle, Germany
    • Year and Date
      20120701-20120706
  • [Presentation] Expected Observations of the Star Formation Process: from Molecular Cloud Core to First Hydrostatic Core2012

    • Author(s)
      K. Tomisaka
    • Organizer
      The Labyrinth of Star Formation
    • Place of Presentation
      Orthodox Academy of Crete, Greece
    • Year and Date
      20120618-20120622
  • [Presentation] From Prestellar to Protostellar Cores: Time Dependence, Deuterium Fractionation, and Disk Formation2012

    • Author(s)
      Y.Aikawa
    • Organizer
      Revealing Evolution of Protoplanetary Disks in the ALMA Era(国際ワークショップ)
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市)
    • Year and Date
      20120508-20120511
  • [Presentation] Chemistry in Protoplanetary Disks2012

    • Author(s)
      相川祐理
    • Organizer
      第8回太陽系外惑星大研究会
    • Place of Presentation
      熱海ニューフジヤホテル(静岡県)
    • Year and Date
      20120418-20120420
    • Invited
  • [Book] 天文学辞典2012

    • Author(s)
      岡村定矩(編者)
    • Total Pages
      539
    • Publisher
      日本評論社

URL: 

Published: 2014-07-24  

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