分子雲衝突による大質量星形成の研究

• 研究課題/領域番号: 15K05014
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 羽部 朝男 北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (90180926)
• 研究分担者: タスカー エリザベス 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40620373)
• 研究協力者: 福井 康雄 名古屋大学 ; 鳥居 和史 国立天文台 ; Greg Bryan コロンビア大学 ; Christoph Federrath オーストリア国立大学
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 大質量星 / 星形成 / 分子雲 / 星間物質 / 数値シミュレーション / 分子雲衝突 / 大質量星形成 / 分子雲コアの質量関数 / 分子雲コア / 内部乱流 / 磁場 / 電離光子輻射輸送

研究成果の概要

分子雲衝突の 3 次元高精度数値シミュレーションを行い、大質量星形成につながる大質量高密度コア形成の条件を調べた。分子雲の自己重力、 放射冷却，分子雲の乱流や sink particle model を用いて衝突早期に形成された大質量星によるUV 光電離を考慮した。分子雲の乱流や質量、衝突速度 とコア形成の関係を明らかにした。高密度コアの質量関数は衝突速度に依存し、衝突速度が大きいと大質量コア形成が抑制されること、観測が示唆する衝突速度では大質量星形成が可能な高密度コアが形成されることを示した。衝突早期に形成された大質量星のUV光は低密度ガスを電離するために星形成に影響しないことがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、これまで未解明だった大質量星形成について、分子雲衝突による可能性を理論的に示したことで、銀河における星形成の研究に大きく寄与している。現在分子雲衝突による星形成は観測的に盛んに研究されているが、分子雲衝突に特有な構造が我々の数値シミュレーションによって示され、それを応用した観測的研究が進んでいる。また、我々は大質量星形成に結びつく大質量高密度コア形成の分子雲の衝突速度依存性を示し、それを考慮した星形成について議論したが、その関係は宇宙論的銀河シミュレーショングループからも注目されている。また、有名なオリオン星雲の起源について、我々の研究は寄与しその成果は新聞でも報道された。

研究成果

• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] コロンビア大学(米国)
• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] コロンビア大学(米国)
• [国際共同研究] ハイデルベルグ大学/マックスプランク研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
• [国際共同研究] コロンビア大学(米国)
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] the Excellence Cluster Universe研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] The changing GMC population in galaxy interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Authors: Pettitt, Alex R.; Egusa, Fumi; Dobbs, Clare L.; Tasker, Elizabeth J.; Fujimoto, Yusuke; Habe, Asao
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 480 号: 3 ページ: 3356-3375
  • DOI: 10.1093/mnras/sty2040
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CO observations of the molecular gas in the Galactic HII region Sh2-48: Evidence for cloud-cloud collision as a trigger of high-mass star formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Torii Kazufumi、Hattori Yusuke、Matsuo Mitsuhiro,..., Ohama Akio et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: Supplement_1 ページ: 121-121
  • DOI: 10.1093/pasj/psy098
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large velocity dispersion of molecular gas in bars of strongly barred galaxies NGC1300 and NGC5383 (2018)
  • 著者名/発表者名: Maeda Fumiya、Ohta Kouji、Fujimoto Yusuke、Habe Asao、Baba Junichi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 3 ページ: 37-45
  • DOI: 10.1093/pasj/psy028
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A New Look at the Molecular Gas in M42 and M43: Possible Evidence for Cloud-Cloud Collision that Triggered Formation of the OB Stars in the Orion Nebula Cluster (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukui Yasuo、Torii Kazufumi、Hattori Yusuke,..., Ohama Akio et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 859 号: 2 ページ: 166-187
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac217
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of massive, dense cores by cloud-cloud collisions (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahira, Ken; Shima, Kazuhiro; Habe, Asao; Tasker, Elizabeth J.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: SP2 ページ: 58-70
  • DOI: 10.1093/pasj/psy011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale CO J=1-0 observations of the giant molecular cloud associated with the infrared ring N35 with the Nobeyama 45-m telescope (2018)
  • 著者名/発表者名: Torii Kazufumi, Fujita, Shinji, Matsuo, Mitsuhiro, Nishimura, Atsushi, Kohno, Mikito, Kuriki, Mika, Tsuda, Yuya, Minamidani, Tetsuhiro, Umemoto, Tomofumi, Kuno, Nario, Hattori, Yusuke, Yoshiike, Satoshi, Ohama, Akio, Tachihara, Kengo, Shima, Kazuhiro, Habe, Asao, Fukui, Yasuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: SP2 ページ: 51-51
  • DOI: 10.1093/pasj/psy019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The effect of photoionizing feedback on star formation in isolated and colliding clouds (2017)
  • 著者名/発表者名: Shima, Kazuhiro; Tasker, Elizabeth J.; Federrath, Christoph; Habe, Asao
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - 号: SP2 ページ: 54-64
  • DOI: 10.1093/pasj/psx124
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Triggered O Star Formation in M20 via Cloud-Cloud Collision: Comparisons between High-resolution CO Observations and Simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Torii, K., Hattori, Y., Hasegawa, K., Ohama, A., Haworth, T. J., Shima, K., Habe, A., Tachihara, K., Mizuno, N., Onishi, T., Mizuno, A., and Fukui, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 号: 2 ページ: 142-153
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/2/142
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the effective turbulence driving mode of molecular clouds formed in disc galaxies (2017)
  • 著者名/発表者名: Jin Keitaro、Salim Diane M.、Federrath Christoph、Tasker Elizabeth J.、Habe Asao、Kainulainen Jouni T.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 469 号: 1 ページ: 383-393
  • DOI: 10.1093/mnras/stx737
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Does feedback help or hinder star formation? The effect of photoionization on star formation in giant molecular clouds (2017)
  • 著者名/発表者名: Shima, Kazuhiro; Tasker, Elizabeth J.; Habe, Asao
  • 雑誌名: Monthly Notices of Royal Astronomical Society 巻: 印刷中
  • NAID: 120006313447
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the effective turbulence driving mode of molecular clouds formed in disc galaxies (2017)
  • 著者名/発表者名: Jin, Keitaro; Salim, Diane M.; Federrath, Christoph; Tasker, Elizabeth J.; Habe, Asao; Kainulainen, Jouni T.
  • 雑誌名: Monthly Notices of Royal Astronomical Society 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] GMC evolution in a barred spiral galaxy with star formation and thermal feedback (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, Yusuke; Bryan, Greg L.; Tasker, Elizabeth J.; Habe, Asao; Simpson, Christine M.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 461 号: 2 ページ: 1684-1700
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1461
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isolating signatures of major cloud-cloud collisions - II. The lifetimes of broad bridge features (2015)
  • 著者名/発表者名: Haworth, T. J.; Shima, K.; Tasker, E. J.; Fukui, Y.; Torii, K.; Dale, J. E.; Takahira, K.; Habe, A.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 454 号: 2 ページ: 1634-1643
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2068
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isolating signatures of major cloud-cloud collisions using position-velocity diagrams (2015)
  • 著者名/発表者名: Haworth, T. J.; Tasker, E. J.; Fukui, Y.; Torii, K.; Dale, J. E.; Shima, K.; Takahira, K.; Habe, A.; Hasegawa, K.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 450 号: 1 ページ: 10-20
  • DOI: 10.1093/mnras/stv639
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 棒渦巻銀河の棒部における星形成の抑制3 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田郁弥, 太田耕司 (京都大学), 羽部朝男 (北海道大学), 藤本裕輔 (ANU), 馬場淳一 (国立天文台)
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 強い棒渦巻銀河NGC1300における星形成の抑制 (2018)
  • 著者名/発表者名: 羽部朝男 (北海道大学), 藤本裕輔 (ANU), 前田郁弥, 太田耕司 (京都大学)
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 強い棒渦巻銀河NGC1300における分子雲の性質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田郁弥, 太田耕司 (京都大学), 羽部朝男 (北海道大学), 藤本裕輔 (ANU), 馬場淳一 (国立天文台)
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Study of effects of magnetic field in magnetized colliding molecular clouds. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nirmit Sakre, Asao Habe, Alex Pettitt (Hokkaido University)
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Simulation Study of Cloud-cloud Collisions (2018)
  • 著者名/発表者名: Asao Habe
  • 学会等名: the workshop Shells, Clouds and Star Clusters in Prague
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 分子雲衝突による大質量コア形成シミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 島和宏 (北大), Elizabeth J. Tasker (ISAS/JAXA), Christoph Federrath (ANU), 羽部朝男 (北大)
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] The effect of photoionising feedback on star formation in isolated and colliding turbulent clouds (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Shima (Hokkaido University), Elizabeth J. Tasker (ISAS/JAXA), Christoph Federrath (ANU), Asao Habe (Hokkaido University)
  • 学会等名: ALMA NA-Taiwan Joint Workshop, Magnetic Fields or Turbulence: Which is the critical factor for the formation of stars and planetary disks?
  • 国際学会
• [学会発表] 分子雲衝突による形成星にPhotoionizationフィードッバックが与える影響のシミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 島和宏 (北大), Elizabeth J. Tasker (ISAS/JAXA), Christoph Federrath (ANU), 羽部朝男 (北大)
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 分子雲衝突の3次元高解像度数値シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 島和宏, Elizabeth Tasker, 羽部朝男
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県，福岡市）
• [学会発表] 分子雲衝突によるコア形成とHII領域の進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島和宏, Tasker, Elizabeth; Habe, Asao
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 首都大学東京(東京都八王子市)
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 分子雲衝突による大質量星形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 羽部朝男
  • 学会等名: 天文天体物理夏の学校
  • 発表場所: 千曲市（長野県，千曲市）
  • 招待講演
• [学会発表] 巨大分子雲の進化における分子雲衝突の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島和宏, Elizabeth Tasker, 羽部朝男
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県，松山市）
• [学会発表] 分子雲衝突による星形成にUVフィードバックが与える影響のシミュレーションII (2015)
  • 著者名/発表者名: 島和宏, Tasker, Elizabeth; Habe, Asao
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 甲南大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Role of Cloud Cloud Collisions in High Mass Star Formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Asao HABE
  • 学会等名: Life-cycle of gas in galaxies: A Local Perspective
  • 発表場所: Dwingeloo, the Netherlands
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] From cloud crash to star birth: star formation in cloud collisions (2015)
  • 著者名/発表者名: Shima, Kazuhiro; Tasker, Elizabeth; Habe, Asao
  • 学会等名: IAU General Assembly,
  • 発表場所: ホノルル，アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] Cloud Cloud Collision and Massive Star Formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Asao HABE
  • 学会等名: Star Formation 2015: From Clouds to Cores
  • 発表場所: 国立天文台，(東京都，三鷹市)
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] オリオン大星雲：分子雲衝突による巨大星形成を立証 （名古屋大学、国立天文台、京都大学との共同研究）
  • URL: https://astro3.sci.hokudai.ac.jp/~habe/wp/index.php/page-75/