2015 Fiscal Year Research-status Report
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25400232
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
町田 正博 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10402786)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 星形成 / 惑星形成 / ジェット / アウトフロー / 磁気流体力学 / 原始惑星系円盤 / 分子雲コア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星形成過程での回転円盤の形成と成長についての研究を行った。星は分子雲コアの中で誕生する。星が出来る前の分子雲や分子雲コアと誕生後の星はよく観測されている。しかし、星が形成中の段階は濃いガス雲に埋もれているために観測することが難しかった。しかし、近年のALMA望遠鏡による観測によって、この星が誕生している段階も観測されつつある。観測の結果、非常に若い段階の星の周りに既に回転円盤が存在していることが確認された。他方、星形成理論は、若い段階の回転円盤の存在を否定していた。これは、星形成過程で磁気制動という効果によって星形成領域の角運動量が効果的に外層に輸送されてしまうために回転で支えられずにガスが中心に落花してしまうという現象である。この観測と理論の不一致を解消するために星と円盤形成の大規模数値シミュレーションを行った。観測されているような分子雲コアを初期状態として重力収縮する分子雲コア中で原始星が誕生し、その原始星が成長するまでを計算した。その結果、密度が高い原始星周囲の領域で磁場が散逸して磁気制動の効果が弱まり角運動量輸送の効率が低下することによって、回転円盤が出来ることが分かった。また、円盤の形成や成長の度合いは、星が出来る前の分子雲コアの熱的安定性に強く依存することが分かった。初期に重力に対して不安定な分子雲コアほど中心部分での質量降着率が高く、結果持ち込まれる角運動量も大きくなり、より大きな円盤が形成することが分かった。
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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
この研究では分子雲コアから星が誕生し、その周り円盤が形成・成長して、円盤中で惑星が誕生するまでを解明することを目的としている。これまでの研究で、原始星周りの円盤の形成過程とその成長を解明した。分子雲の収縮の過程で、密度が濃くなりガスが光学的に熱くなることによって断熱的に振る舞いファーストコアという一時的な天体が形成する。このファーストコアにさらにガスが落下しファーストコアの中心密度が上昇する。密度が上昇し温度が2000K程度に達すると水素分子の解離が起こり、吸熱反応によってさらに収縮が進む。最終的に、水素分子のほとんどが水素原子に解離し、再びガスが断熱的になると原始星が誕生する。我々の研究では、この星が出来る前の段階と星が出来た後の段階を接続することを目的としている。この過程を、今までの研究によって数値シミュレーションによって示した。最初に、磁場の効果を無視して、ファーストコアの残骸が回転円盤になることを示した。その後、磁場の効果を考慮しても回転円盤が出来ることを示した。
そのため、星形成から円盤形成までの研究は順調に進んでいる。今後、円盤の長時間進化、または円盤中での惑星形成過程について計算を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今までの研究によって円盤の形成過程を理解することが出来た。従来の描像とは大きく異なり、回転円盤は中心星が非常に若い段階で形成する。これは、星が誕生する前のファーストコアが回転円盤の母体となるためである。星が誕生した直後にはファーストコア残骸が存在しており、それが回転によって支えられて原始惑星系円盤へと進化する。そのため、原始星形成直後は円盤質量が大きく、自身の重力によって不安定になると考えられる。この重力不安定によって出来る非軸対称な構造は近年ALMAの高解像度の観測によっても見られる。今後は、ALMAなどの最新の観測とシミュレーション結果とを比較しながら、星形成のより後期の段階を解明していく。また、円盤中で重力不安定によって分裂が起こると考えられている。この分裂片は円盤との重力相互作用によって中心星へと落下するが、より長時間進化では円盤中に生き残り、ガス惑星や連星へと進化していくと考えられる。空間解像殿良い長時間計算を行い、ガス惑星や固体惑星の形成進化を解明する。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していたサーバマシンの発売が遅れたため。DDR4のメモリを搭載したサーバマシンの購入を予定していたが2015年度内に発売されなかったため2016年度に購入する予定である。また、分子雲コアの安定性と回転円盤についての論文の論文出版が2016年度になったため、2016年度に論文出版費として使用する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記のようにサーバマシンの購入と論文出版費に使用する。また、国際会議に招待されているため海外出張の旅費と他の論文の出版費用として使用する
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[Journal Article] Effects of Ohmic and ambipolar diffusion on formation and evolution of first cores, protostars, and circumstellar discs2015
Author(s)
Tsukamoto, Y., Iwasaki, K., Okuzumi, S., Machida, M.~N., Inutsuka, S
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 452
Pages: 278-288
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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