Effect of environment in star formation investigated with adaptive mesh refinement

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26400233
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 松本 倫明 法政大学, 人間環境学部, 教授 (60308004)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 星形成 / 分子雲コア / 数値シミュレーション / 星周円盤 / 原始星 / 原始連星

Outline of Annual Research Achievements

星形成の現場である分子雲には、重力と同程度のエネルギーを持つ強い磁場の存在が示唆されている。また超音速の乱流の存在も示唆されている。本研究では、磁場と乱流を考慮して分子雲コアにおける原始星形成の数値シミュレーションを遂行した。数値シミュレーションではオーム散逸を考慮して、ガスが高密度になると磁場が散逸する効果を取り入れた。星なし分子雲コアから出発して、原始星が形成してから約1000年間の進化を計算した。
数値シミュレーションの結果、原始星の周囲に星周円盤が形成し、アウトフローが放出された。星周円盤の角運動量の起源は、初期に分子雲コアが持つ乱流である。磁場が強いほど星周円盤の大きさは小さく、アウトフローは強力である。形成した星周円盤はおおよそケプラー回転を呈しており、円盤面は回転軸に垂直に整列する。一方、磁場と回転軸は一般的には揃わない。また結果としてアウトフローは円盤に揃わないことが多くのモデルに認められた。このような不整列は乱流の効果である。同様に、磁場・回転軸・星周円盤の向き・降着エンベロープの向き・アウトフローの向きを、様々な空間スケールごとに解析し、これらの多くが乱流によって不整列になることを示した。このシミュレーションで再現されたような不整列は天体は最近の ALMA 望遠鏡による高分解能観測によって報告されはじめている。この研究成果はこのような不整列な天体の新しい形成メカニズムを提案する。以上の成果を日本天文学会の年会において発表し、また学術論文において報告した。
連星の周囲の円盤である周連星円盤の数値シミュレーションも昨年度から引き続き継続して計算した。回転円盤の数値シミュレーションでは回転座標系を用いてることが多いが、通常の慣性系の計算もあわせて行って計算結果を比較した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 香港大学(中国（香港）)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: 香港大学
• [Int'l Joint Research] 中央研究院天文及天文物理研究所(台湾)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: 中央研究院天文及天文物理研究所
• [Int'l Joint Research] Laboratoire AIM/CEA/DSM-CNRS-Universite(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: Laboratoire AIM/CEA/DSM-CNRS-Universite
• [Journal Article] Circumstellar disks and outflows in turbulent molecular cloud cores: possible formation mechanism for misaligned systems (2017)
  • Author(s): Tomoaki Matsumoto; Masahiro, N. Machida; Shu-Ichiro Inutsuka
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 839(1) Pages: article id. 69
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa6a1c
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spiral Arms, Infall, and Misalignment of the Circumbinary Disk from the Circumstellar Disks in the Protostellar Binary System L1551 NE (2017)
  • Author(s): Takakuwa, Shigehisa; Saigo, Kazuya; Matsumoto, Tomoaki; Saito, Masao; Lim, Jeremy; Hanawa, Tomoyuki; Yen, Hsi-Wei; Ho, Paul T. P.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 837(1) Pages: article id. 86
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa6116
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Conditions for circumstellar disc formation - II. Effects of initial cloud stability and mass accretion rate (2016)
  • Author(s): Machida, Masahiro N.; Matsumoto, Tomoaki; Inutsuka, Shu-ichiro
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 463(4) Pages: 4246-4267
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of Infalling Motion with Rotation of the Cluster-forming Clump S235AB and Its Implication to the Clump Structures (2016)
  • Author(s): Shimoikura, Tomomi; Dobashi, Kazuhito; Matsumoto, Tomoaki; Nakamura, Fumitaka
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 832(2) Pages: article id. 205
  • DOI: 10.3847/0004-637X/832/2/205
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of the Unequal-mass Binary Protostars in L1551NE by Rotationally driven Fragmentation (2016)
  • Author(s): Lim, Jeremy; Hanawa, Tomoyuki; Yeung, Paul K. H.; Takakuwa, Shigehisa; Matsumoto, Tomoaki; Saigo, Kazuya
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 831(1) Pages: article id. 90
  • DOI: 10.3847/0004-637X/831/1/90
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Rotationally driven Fragmentation in the Formation of the Binary Protostellar System L1551 IRS 5 (2016)
  • Author(s): Lim, Jeremy; Yeung, Paul K. H.; Hanawa, Tomoyuki; Takakuwa, Shigehisa; Matsumoto, Tomoaki; Saigo, Kazuya
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 826(2) Pages: article id. 153
  • DOI: 10.3847/0004-637X/826/2/153
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Revealing a Detailed Mass Distribution of a High-density Core MC27/L1521F in Taurus with ALMA (2016)
  • Author(s): Tokuda, Kazuki; Onishi, Toshikazu; Matsumoto, Tomoaki; Saigo, Kazuya; Kawamura, Akiko; Fukui, Yasuo; Inutsuka, Shu-ichiro; Machida, Masahiro N.; Tomida, Kengo; Tachihara, Kengo; Andre;, Philippe
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 826(1) Pages: article id. 26
  • DOI: 10.3847/0004-637X/826/1/26
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Theoretical Models of Protostellar Binary and Multiple Systems with AMR Simulations (2016)
  • Author(s): Tomoaki Matsumoto
  • Organizer: East-Asian Numerical Astrophysics Meetings (EANAM7)
  • Place of Presentation: 北京市、中国
  • Year and Date: 2016-10-24 – 2016-10-28
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] アウトフローと回転円盤の整列・不整列 (2016)
  • Author(s): 松本倫明 (法政大学), 町田正博 (九州大学), 犬塚修一郎 (名古屋大学)
  • Organizer: 日本天文学会2016年秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学城北キャンパス（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [Presentation] Theoretical Models of Protostellar Binary and Multiple Systems with AMR Simulations (2016)
  • Author(s): Tomoaki Matsumoto
  • Organizer: ASTRONUM 2016
  • Place of Presentation: Monterey, USA
  • Year and Date: 2016-06-06 – 2016-06-10
  • Int'l Joint Research / Invited