超高分解能３次元磁気流体シミュレーションによる大質量星形成過程の解明

• 研究課題/領域番号: 15K05039
• 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: 名古屋大学 (2016-2019); 国立天文台 (2015)
• 研究代表者: 井上 剛志 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90531294)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 星形成 / 分子雲 / 磁気流体力学 / 衝撃波 / 磁気流体 / プラズマ不安定 / 大質量星 / 適合格子計算 / 自己重力

研究成果の概要

質量が概ね太陽の１０倍以上の大質量星は強烈な紫外光放射や、寿命の最後に迎える超新星爆発を通して銀河の進化に大きな影響を与える天文学的に極めて重要な天体であるが、何をきっかけとして形成されるのか未だ解明されていない。本研究では星形成の現場である分子雲のダイナミクスを磁気流体シミュレーションで再現することにより、大質量星が何をきっかけとして形成されるのかについて解明を目指した。その結果、分子雲衝突等で引き起こされる強い衝撃波が分子雲を圧縮することにより、高密度な大質量分子雲フィラメントが生成され、それが自己重力崩壊することで大質量星形成が始まることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量が概ね太陽の１０倍以上の大質量星は強烈な紫外光放射や、寿命の最後に迎える超新星爆発を通して銀河の進化に大きな影響を与える天文学的に極めて重要な天体である。爆発後にはブラックホールなどの興味深い天体を残すことでも知られている。したがって、その起源を知ることは天文学的に極めて価値が高いと言える。本研究では現在の宇宙でどのように大質量星の形成が始まるのかを宇宙流体シミュレーションの手法で調べたが、そこで得られた知見を生かせば、今後は観測が難しい遠くて古い銀河でどのように大質量星が形成されていたのかについても研究していくことが可能になる。

研究成果

• [雑誌論文] JCMT BISTRO Survey: Magnetic Fields within the Hub-filament Structure in IC 5146 (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang Jia-Wei、Lai Shih-Ping、Eswaraiah Chakali et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 876 号: 1 ページ: 42-42
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab13a2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: The magnetic field in the starless core rho Ophiuchus C (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu, J., Qiu, K., Berry, D., Francesco, J. D., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 号: 1 ページ: 43-43
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0958
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: The Magnetic Field of the Barnard 1 Star-forming Region (2019)
  • 著者名/発表者名: Coude Simon、Bastien Pierre、Houde Martin、Sadavoy Sarah、... Tomisaka Kohji、...、The B-fields In STar-forming Regions Observations (BISTRO) Collaboration
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 号: 2 ページ: 88-88
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1b23
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An ALMA View of Molecular Filaments in the Large Magellanic Cloud. I. The Formation of High-mass Stars and Pillars in the N159E-Papillon Nebula Triggered by a Cloud?Cloud Collision (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukui Yasuo、Tokuda Kazuki、Saigo Kazuya、Harada Ryohei、Tachihara Kengo、Tsuge Kisetsu、Inoue Tsuyoshi、Torii Kazufumi、Nishimura Atsushi、Zahorecz Sarolta、Nayak Omnarayani、Meixner Margaret、Minamidani Tetsuhiro、Kawamura Akiko、Mizuno Norikazu、Indebetouw Remy、Sewi?o Marta、Madden Suzanne、Galametz Maud、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 886 号: 1 ページ: 14-14
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab4900
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An ALMA View of Molecular Filaments in the Large Magellanic Cloud. II. An Early Stage of High-mass Star Formation Embedded at Colliding Clouds in N159W-South (2019)
  • 著者名/発表者名: Tokuda Kazuki、Fukui Yasuo、Harada Ryohei、Saigo Kazuya、Tachihara Kengo、Tsuge Kisetsu、Inoue Tsuyoshi、Torii Kazufumi、Nishimura Atsushi、Zahorecz Sarolta、Nayak Omnarayani、Meixner Margaret、Minamidani Tetsuhiro、Kawamura Akiko、Mizuno Norikazu、Indebetouw Remy、Sewi?o Marta、Madden Suzanne、Galametz Maud、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 886 号: 1 ページ: 15-15
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab48ff
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Early Stage of Molecular Cloud Formation by Compression of Two-phase Atomic Gases (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, Kazunari; Tomida, Kengo; Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 873 号: 1 ページ: 21-27
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab02ff
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bell-instability-mediated Spectral Modulation of Hadronic Gamma-Rays from a Supernova Remnant Interacting with a Molecular Cloud (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Tsuyoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 872 号: 1 ページ: 46-54
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aafb70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of the Active Star-forming Region LHA 120-N 44 Triggered by Tidally Driven Colliding H I Flows (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuge, Kisetsu; Sano, Hidetoshi; Tachihara, Kengo; Yozin, Cameron; Bekki, Kenji; Inoue, Tsuyoshi; Mizuno, Norikazu; Kawamura, Akiko; Onishi, Toshikazu; Fukui, Yasuo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 号: 1 ページ: 44-64
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf4fb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular filament formation and filament-cloud interaction: Hints from Nobeyama 45 m telescope observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Arzoumanian, Doris; Shimajiri, Yoshito; Inutsuka, Shu-ichiro; Inoue, Tsuyoshi; Tachihara, Kengo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psy095
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observations of Supernova Remnant N49 in the LMC. I. Discovery of CO Clumps Associated with X-Ray and Radio Continuum Shells (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamane, Y.; Sano, H.; van Loon, J. Th. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 863 号: 1 ページ: 55-70
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aacfff
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Warm CO Gas Generated by Possible Turbulent Shocks in a Low-mass Star-forming Dense Core in Taurus (2018)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, Kazuki; Onishi, Toshikazu; Saigo, Kazuya; Matsumoto, Tomoaki; Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro; Fukui, Yasuo; Machida, Masahiro N.; Tomida, Kengo; Hosokawa, Takashi; Kawamura, Akiko; Tachihara, Kengo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 862 号: 1 ページ: 8-22
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac898
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthetic Observations of 21 cm H I Line Profiles from Inhomogeneous Turbulent Interstellar H I Gas with Magnetic Fields (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukui, Yasuo; Hayakawa, Takahiro; Inoue, Tsuyoshi; Torii, Kazufumi; Okamoto, Ryuji; Tachihara, Kengo; Onishi, Toshikazu; Hayashi, Katsuhiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 860 号: 1 ページ: 33-53
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac16c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Formation of Massive Molecular Filaments and Massive Stars Triggered by a MHD Shock Wave (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Tsuyoshi; Hennebelle, Patrick; Fukui, Yasuo; Matsumoto, Tomoaki; Iwasaki, Kazunari; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: SP2
  • DOI: 10.1093/pasj/psx089
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The formation of a Spitzer bubble RCW 79 triggered by a cloud-cloud collision (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohama, Akio; Kohno, Mikito; Hasegawa, Keisuke; Torii, Kazufumi; Nishimura, Atsushi; Hattori, Yusuke; Hayakawa, Takahiro; Inoue, Tsuyoshi; Sano, Hidetoshi; Yamamoto, Hiroaki; Tachihara, Kengo; Fukui, Yasuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP2 ページ: 45-45
  • DOI: 10.1093/pasj/psy025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First Results from BISTRO: A SCUBA-2 Polarimeter Survey of the Gould Belt (2017)
  • 著者名/発表者名: Ward-Thompson, Derek et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 842 号: 1 ページ: 66-76
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa70a0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of the young massive cluster R136 triggered by tidally-driven colliding HI flows (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukui, Yasuo; Tsuge, Kisetsu; Sano, Hidetoshi; Bekki, Kenji; Yozin, Cameron; Tachihara, Kengo; Inoue, Tsuyoshi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 3 ページ: 5-10
  • DOI: 10.1093/pasj/psx032
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] FOREST unbiased Galactic plane imaging survey with the Nobeyama 45 m telescope (FUGIN). I. Project overview and initial results (2017)
  • 著者名/発表者名: Umemoto, Tomofumi et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 5 ページ: 78-96
  • DOI: 10.1093/pasj/psx061
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Kinematic Structure of Molecular Gas around High-mass YSO, Papillon Nebula, in N159 East in the Large Magellanic Cloud: A New Perspective with ALMA (2017)
  • 著者名/発表者名: Saigo, K., Onishi, T., Nayak, O., Meixner, M., Tokuda, K., Harada, R., Morioka, Y., Sewilo, M., Indebetouw, R., Torii, K., Kawamura, A., Ohama, A., Hattori, Y., Yamamoto, H., Tachihara, K., Minamidani, T., Inoue, T., Madden, S., Galametz, M., Lebouteiller, V., Chen, C.-H. R., Mizuno, N., and Fukui, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 号: 1 ページ: 108-119
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/1/108
  • 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] Formation of HI Clouds in Shock-compressed Interstellar Medium: Physical Origin of Angular Correlation between Filamentary Structure and Magnetic Field (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue & S. Inutsuka
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 833 号: 1 ページ: 10-20
  • DOI: 10.3847/0004-637x/833/1/10
  • 査読あり
• [雑誌論文] TURBULENT RECONNECTION IN RELATIVISTIC PLASMAS AND EFFECTS OF COMPRESSIBILITY (2015)
  • 著者名/発表者名: Takamoto, M., Inoue, T., & Lazarian, A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 815 号: 1 ページ: 16-24
  • DOI: 10.1088/0004-637x/815/1/16
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Magnetic Field Amplification by Bell's Cosmic-ray Streaming Instability in Supernova Remnants (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: Magnetic Fields in the Universe XII
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 衝撃波による分子雲フィラメントおよび大質量星団の形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 剛志、安部 大晟、前田 龍之介
  • 学会等名: 大質量星形成ワークショップ
• [学会発表] 星間媒質のダイナミクスと星形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 剛志、安部 大晟、前田 龍之介
  • 学会等名: 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
  • 招待講演
• [学会発表] 大質量星および大質量星団形成のMHDシミュレーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 剛志、安部 大晟、前田 龍之介
  • 学会等名: Molecular gas observations toward the Local Group and the outer Milky Way
• [学会発表] Plasma Dynamics in Interstellar Molecular Clouds (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: 9th East-asia School and Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical Plasmas
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Influences of Shock Propagation on Molecular Cloud Dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: European Week of Astronomy & Space Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bell不安定性による超新星残骸と相互作用する分子雲からのガンマ線放射スペクトルの変調 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 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
• [学会発表] The Formation of Massive Magnetized Filaments and Massive Stars by a Cloud-cloud Collision (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: Star Formation Triggered by Cloud-Cloud Collision
  • 国際学会
• [学会発表] Bell-Instability-Mediated Spectral Modulation of Hadronic Gamma Rays from a Supernova Remnant Interacting with Molecular Cloud (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: SNR Workshop 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bell-Instability-Mediated Spectral Modulation of Hadronic Gamma Rays from a Supernova Remnant Interacting with Molecular Cloud (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: EANAM 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The Formation of Massive Molecular Filaments and Massive Stars Triggered by a MHD Shock Wave (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: Interstellar Filament Paradigm: On Their Formation, Evolution, and Role in Star Formation
  • 国際学会
• [学会発表] 星間媒質のダイナミクスと星形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 第31回理論懇シンポジウム 「宇宙物理の標準理論：未来へ向けての再考」
  • 招待講演
• [学会発表] 星間媒質の動的進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会：企画セッション「マゼラン雲で探る星・星間物質の進化」
  • 招待講演
• [学会発表] 現代の星形成と星間媒質進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 初代星・初代銀河研究会2017
  • 招待講演
• [学会発表] Turbulent Magnetic Field and High-energy Emissions from Young Supernova Remnants (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: AAPPS-DPP 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フィラメント状原子雲、分子雲の形成と磁場 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 国立天文台研究集会：星形成と銀河構造における磁場の役割
  • 招待講演
• [学会発表] 分子雲の形成、進化と乱流 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: Star formation with ALMA: Evolution from dense cores to protostars
  • 招待講演
• [学会発表] 分子雲衝突による大質量星の形成機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] Turbulent Magnetic Field and High-energy Emissions from Young Supernova Remnants (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Tsuyoshi
  • 学会等名: Mini-Workshop on Plasma Turbulence in Heliospheric, Astrophysical, and Experimental Plasmas
  • 発表場所: Nagoya University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Supernova Shock Propagation in Realistic Interstellar Medium (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Tsuyoshi
  • 学会等名: APPC-AIP Congress 2016
  • 発表場所: Brisbane Convention and Exhibition Centre
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] HI雲および分子雲の構造と磁場の相関 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 第6回DTAシンポジウム:星形成を軸に俯瞰する磁場の役割とその観測的検証
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] Effects of realistic ISM structure on the dynamics of supernova remnants (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Tsuyoshi
  • 学会等名: The 7th East Asia Numerical Astrophysics Meeting
  • 発表場所: National Astronomical Observatory of China
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Inoue, Tsuyoshi (2016)
  • 著者名/発表者名: Dynamical evolution of atomic interstellar medium induced by shock wave
  • 学会等名: Interstellar Hydrogen Workshop 2016
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 星間媒質進化と磁場 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上 剛志
  • 学会等名: セミナー型ALMAワークショップ
  • 発表場所: 国立天文台三鷹キャンパス
  • 年月日: 2016-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] RXJ1713.7-3946物語 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上 剛志
  • 学会等名: 宇宙電波懇談会シンポジウム2015
  • 発表場所: 国立天文台三鷹キャンパス
  • 年月日: 2016-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] フィラメント状中性水素雲と星間磁場方向の強い相関の起源 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上剛志
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] Massive Star Formation Triggered by Strong Shock Wave (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上 剛志
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学研究会2015
  • 発表場所: 静岡県沼津市ときわや
  • 年月日: 2015-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] MHD Simulations of Massive Star Formation Triggered by Cloud Collision (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: Star Formation 2015
  • 発表場所: National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetohydrodynamic Simulation of Supernova Shock Wave in Realistic Interstellar Medium (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: The 1st Conference on Laser Energetics
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2015-04-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 研究室webページ
  • URL: http://www.astro-th.phys.nagoya-u.ac.jp/~inouety/research.html
• [備考] 井上剛志のwebページ
  • URL: http://www.astro-th.phys.nagoya-u.ac.jp/~inouety/
• [備考]
  • URL: http://www.astro-th.phys.nagoya-u.ac.jp/~inouety/research.html
• [備考] 井上剛志のホームページ
  • URL: http://www.ta.phys.nagoya-u.ac.jp/inouety/index.html
• [備考] 井上剛志のホームページ
  • URL: http://th.nao.ac.jp/MEMBER/inouety/