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3次元多重格子輻射磁気流体力学シミュレーションを用いた星形成現象の系統的研究

Research Project

Project/Area Number09J00159
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Astronomy
Research InstitutionThe Graduate University for Advanced Studies
Research Fellow 富田 賢吾  総合研究大学院大学, 物理科学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed(Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost : ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Fiscal Year 2010 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Fiscal Year 2009 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Keywords星形成 / 輻射輸送 / 数値計算 / ALMA / 磁気流体 / 抵抗性MHD / 観測的可視化
Research Abstract

原始星形成過程においてファーストコア(星形成の初期に形成される過渡的な準平衡天体)の中心温度が約2000Kに達すると水素分子が解離する。この反応は吸熱反応であり、それによって力学平衡を保てなくなりファーストコアは崩壊する。この過程(セカンドコラプス)は水素分子が完全に解離するまで続き、解離が終了すると再び断熱的となり再び準平衡天体が形成される。これがセカンドコアまたは原始星コアであり、以後周囲からのガス降着で成長する、いわば星の種である。
今年度はこれまでのシミュレーションを拡張し、このセカンドコラプス以後の段階を調べるために計算コードに現実的状態方程式と非理想MHD効果を新たに導入した。これら新しい物理過程を導入することにより、世界で初めて分子雲コアから原始星コアに至る星形成過程を直接輻射磁気流体計算することに成功した。理想MHDの計算では磁場による効率の良い角運動量輸送の結果原始星コアはほぼ無回転であり、星周円盤が形成されない"Magnetic Braking Catastrophe"と呼ばれる問題があるが、抵抗性MHDでは磁場の散逸により角運動量輸送が抑制され、原始星コア周囲に星周円盤が短時間で形成されることを示した。また、回転によってトロイダル磁場が増幅され、その磁気圧勾配によって高速の細いジェットが駆動されることもわかった。これは観測されているアウトフローの構造と整合的な結果である。
並行して、前年度までに引き続いて輻射磁気流体計算の結果から観測的性質の予測を行い、その結果に基づいて観測グループと共同で実際にALMAの初期科学運用やSMAなどに観測提案も提出した。特に国立天文台の大橋教授らのグループと共同で提出した観測提案は9倍の厳しい競争を勝ち抜いて採択され、近く観測結果とシミュレーションを直接比較することが可能になると期待している。

Report

(3results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report

Research Products

(32results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] Observational Identification of First Cores : Non-LTE Radiative Transfer Simulation2011

    • Author(s)
      K.Tomisaka, K.Tomida
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume : Vol.63, No.5 Pages : 1151-1164

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exposed Long-lifetime First Core : A New Model of First Cores Based on Radiation Hydrodynamics2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume : 725

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RADIATION MAGNETOHYDRODYNAMICS SIMULATION OF PROTO-STELLAR COLLAPSE : TWO-COMPONENT MOLECULAR OUTFLOW2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto, Ken Ohsuga, Masahiro N.Machida Kazuya Saigo
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters 714

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 原始星コア形成過程の抵抗性輻射磁気流体シミュレーション2012

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、松本倫明、堀安範、奥住聡、町田正博、西合一矢
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      2012-03-21
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始星コア形成過程の抵抗性輻射磁気流体計算2012

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、松本倫明、堀安範、奥住聡、町田正博、西合一矢
    • Organizer
      CfCA Users' Meeting 2011
    • Place of Presentation
      国立天文台
    • Year and Date
      2012-01-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 低質量分子雲コア中のファーストコア2011

    • Author(s)
      富田賢吾、町田正博、西合一矢、富阪幸治、松本倫明
    • Organizer
      国立天文台天文シミュレーションプロジェクトユーザーズミーティング
    • Place of Presentation
      国立天文台(東京都)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 低質量分子雲コア中のファーストコア2011

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      恒星進化・星形成から探る銀河の形成・進化の研究-宇宙最初の星から太陽系形成まで
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 低質量分子雲コア中のファーストコア2011

    • Author(s)
      富田賢吾、町田正博、西合一矢、富阪幸治、松本倫明
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Place of Presentation
      地震のため中止
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始星形成過程の輻射磁気流体シミュレーション2011

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、松本倫明、堀安範、奥住聡、町田正博、西合一矢
    • Organizer
      第24回理論懇シンポジウム「理論天文学・宇宙物理学の革新」
    • Place of Presentation
      国立天文台
    • Year and Date
      2011-11-05
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] RMHD simulations of protostellar collapse2011

    • Author(s)
      K.Tomida, M.N.Machida, K.Saigo, K.Tomisaka, T.Matsumoto
    • Organizer
      Formation and Early Evolution of Very Low Mass Stars and Brown Dwarfs
    • Place of Presentation
      ESO Garching, Germany
    • Year and Date
      2011-10-11
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Exposed Long-lifetime First core : Star formation in very low-mass molecular cloud cores2011

    • Author(s)
      K.Tomida, K.Tomisaka, R.Kawabe, K.Saigo, M.N.Machida, T.Matsumoto, Y.Hori
    • Organizer
      Ishigaki International Workshop "Formation of Stars & Planets 2011"
    • Place of Presentation
      Beach Hotel Sunshine, Ishigaki, Okinawa
    • Year and Date
      2011-10-06
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ファーストコアの輻射流体モデルとALMAによる観測戦略2011

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、川辺良平、西合一矢、町田正博、松本倫明
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      2011-09-21
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 輻射磁気流体シミュレーションによる星形成過程の研究2011

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、西合一矢、町田正博、松本倫明、川辺良平
    • Organizer
      輻射輸送・輻射流体サマースクール2011
    • Place of Presentation
      北海道大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-19
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 星形成過程の輻射流体シミュレーション~現状と課題~2011

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、西合一矢、川辺良平、町田正博、松本倫明、堀安範
    • Organizer
      滞在型研究会「全天体形成」HPCセッション
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2011-08-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ALMAで探すファーストコア2011

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、西合一矢、川辺良平、町田正博、松本倫明、堀安範
    • Organizer
      滞在型研究会「全天体形成」星惑星形成セッション
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2011-08-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] RMHD simulation of Proto-stellar Collapse2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto, Ken Ohsuga, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo
    • Organizer
      International Astronomical Union Symposium 270 "Computational Star formation"
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Nested-Grid RMHD Simulation of Proto-stellar Collapse2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto, Ken Ohsuga, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo
    • Organizer
      The Early Phase of Star Formation 2010
    • Place of Presentation
      Schloss Ringberg, Germany
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 輻射磁気流体シミュレーションに基づくファーストコアの観測的性質2010

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、松本倫明、町田正博、西合一矢
    • Organizer
      日本天文学会2010年秋季年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 輻射流体計算による原始星形成過程初期の観測的性質2010

    • Author(s)
      富田賢吾、富阪幸治、松本倫明、町田正博、西合一矢
    • Organizer
      ALMA-Subaru Workshop 2010(宇宙・銀河・星・惑星・生命の誕生)
    • Place of Presentation
      国立天文台(東京都)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation, Evolution and Observability of low-mass First cores2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto
    • Organizer
      FRONTIERS IN COMPUTATIONAL ASTROPHYS ICS : Particle and Flames in Radiative and Magnetic Flows
    • Place of Presentation
      Lyon, France
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Models of the First Cores : Comparison with Observed Candidates2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto, Ryohei Kawabe, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo
    • Organizer
      The Origin of Stellar Masses
    • Place of Presentation
      Tenerife, Spain
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] RMHD simulations of low-mass star formation2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo, Ken Ohsuga
    • Organizer
      The Fourth East Asian Numerical Astrophysics Meeting (EANAM 2010)
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 低質量分子雲コア中のファーストコア2010

    • Author(s)
      富田賢吾、町田正博、西合一矢、富阪幸治、松本倫明
    • Organizer
      第6回星形成ワークショップ「Galactic Star Formation : From Clouds to Cores」
    • Place of Presentation
      国立天文台(東京都)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 低質量分子雲コア中のファーストコアの進化と観測可能性2010

    • Author(s)
      富田賢吾、町田正博、西合一矢、富阪幸治、松本倫明
    • Organizer
      第23回理論懇シンポジウム「林忠四郎先生と天文学・宇宙物理学」
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] First Cores in Very Low-Mass Molecular Cloud Cores2010

    • Author(s)
      Kengo Tomida, Masahiro N.Machida, Kazuya Saigo, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto
    • Organizer
      Winter School and Workshop on Star Formation
    • Place of Presentation
      National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始星形成過程の輻射磁気流体シミュレーション2010

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      国立天文台天文シミュレーションプロジェクトユーザーズミーティング
    • Place of Presentation
      国立天文台
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] High-resolution RMHD simulation of Proto-stellar Collapse2010

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      Nagoya University GCOE International Workshop(ISM2010)"Multi-Phase Interstellar Medium and Dynamics of Star Formation"
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] P20b「星形成の数値計算における熱力学:輻射流体計算とバロトロピック近似」2010

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      日本天文学会2010年春季年会
    • Place of Presentation
      広島大学
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 輻射磁気流体シミュレーションによる原始星形成過程の計算2009

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      ワークショップ「原始星・原始惑星系円盤研究の現状と将来」
    • Place of Presentation
      京都大学
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] P42b「多重格子輻射流体シミュレーションによる低質量星形成過程の研究」2009

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      日本天文学会2009年秋季年会
    • Place of Presentation
      山口大学
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始星形成過程の輻射磁気流体シミュレーション2009

    • Author(s)
      富田賢吾
    • Organizer
      基礎物理学研究所研究会「宇宙流体力学のフロンティア」
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.soken.ac.jp/journal/no.15/doc/journal_tenmonkagaku.pdf
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL :

Published : 2009-04-01   Modified : 2016-04-21  

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