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原始銀河における低金属量大質量星形成過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H05996
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 天文学
研究機関京都大学

研究代表者

細川 隆史  京都大学, 理学研究科, 准教授 (30413967)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード大質量星 / 宇宙初期天体 / 宇宙初代星 / 銀河形成 / 金属欠乏星 / 原始星 / 電離領域 / 数値シミュレーション / 超巨大ブラックホール / 種族III星 / 降着円盤 / ダークマター / 原始惑星系円盤 / 光蒸発 / 宇宙物理 / 理論天文学 / 計算物理
研究成果の概要

初期宇宙に実現する金属量の低い環境で、大質量星の形成過程を理論的に明らかにすることを目的に研究を進めた。質量降着によって成長する原始星が光度を増すにつれ、降着してくるガスにフィードバック過程を及ぼすが、その金属量依存性を初めて明らかにした。その結果、太陽組成の1/100程度の金属量でのフィードバック過程は宇宙初代星形成の場合と同様に光電離効果が重要で、これは重元素量がゼロの初代星形成の場合と同様であることが分かった。初期宇宙で起こる初代星の形成過程を直接観測することは到底できないが、この程度の低金属量環境であれば近傍宇宙でも存在するため、将来観測の興味深いターゲットとな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

ビッグバン後、宇宙で初めて起こった星の誕生はその後の宇宙の進化を色々な点で決定づけた。例えば、宇宙に生命が誕生するためには星内部で酸素や炭素の重元素が合成される必要があるが、こういうものは宇宙初期で星が生まれることによって、その一歩を踏み出したと言える。今回の研究は、そういう宇宙初期の星形成と、銀河系で我々の近傍で起きている星形成を繋ぐ位置づけになっている。宇宙最初の星形成は我々からあまりにも遠いので直接観測できない。しかし、銀河系よりは初期宇宙の環境に近いが、それほど遠くない環境というものも存在する。そこでの星形成を調べることで、広い意味で我々の起源に迫る研究ができた。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 11件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] チュービンゲン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] チュービンゲン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] チャルマース工科大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] コロンビア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] チュービンゲン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] 南連邦大学(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] ジェット推進研究所/カリフォルニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] The Birth of a Massive First-star Binary2020

    • 著者名/発表者名
      Sugimura Kazuyuki、Matsumoto Tomoaki、Hosokawa Takashi、Hirano Shingo、Omukai Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 892 号: 1 ページ: L14-L14

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab7d37

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Titans of the early Universe: The Prato statement on the origin of the first supermassive black holes2019

    • 著者名/発表者名
      Woods T.E. et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Australia

      巻: 36 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1017/pasa.2019.14

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Forming Pop III binaries in self-gravitating discs: how to keep the orbital angular momentum2019

    • 著者名/発表者名
      Chon Sunmyon、Hosokawa Takashi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 488 号: 2 ページ: 2658-2672

    • DOI

      10.1093/mnras/stz1824

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral energy distribution of the first galaxies: contribution from pre-main-sequence stars2019

    • 著者名/発表者名
      Mitani Hiroto、Yoshida Naoki、Omukai Kazuyuki、Hosokawa Takashi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 488 号: 1 ページ: L64-L68

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slz100

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Massive outflows driven by magnetic effects - II. Comparison with observations2018

    • 著者名/発表者名
      Matsushita, Yuko; Sakurai, Yuya; Hosokawa, Takashi; Machida, Masahiro N.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 475 号: 1 ページ: 391-403

    • DOI

      10.1093/mnras/stx3070

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation hydrodynamics simulations of the formation of direct-collapse supermassive stellar systems2018

    • 著者名/発表者名
      S. Chon, T. Hosokawa, N. Yoshida
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 475 号: 3 ページ: 4104-4121

    • DOI

      10.1093/mnras/sty086

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation Hydrodynamics Simulations of Photoevaporation of Protoplanetary Disks by Ultraviolet Radiation: Metallicity Dependence2018

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Riouhei、Hosokawa Takashi、Yoshida Naoki、Nomura Hideko、Kuiper Rolf
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 857 号: 1 ページ: 57-57

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aab70b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Impact of Feedback in Massive Star Formation. II. Lower Star Formation Efficiency at Lower Metallicity2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Kei E. I. , Tan Jonathan C. , Zhang Yichen , Hosokawa Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 861 号: 1 ページ: 68-68

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aac892

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First hydrodynamics simulations of radiation forces and photoionization feedback in massive star formation2018

    • 著者名/発表者名
      Kuiper R. , Hosokawa T.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 616 ページ: A101-A101

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201832638

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stunted accretion growth of black holes by combined effect of the flow angular momentum and radiation feedback2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimura Kazuyuki , Hosokawa Takashi , Yajima Hidenobu , Inayoshi Kohei , Omukai Kazuyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 478 号: 3 ページ: 39613975-39613975

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1298

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Radiation Hydrodynamics Simulations of Photoevaporation of Protoplanetary Disks. II. Metallicity Dependence of UV and X-Ray Photoevaporation2018

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Riouhei、Hosokawa Takashi、Yoshida Naoki、Nomura Hideko、Kuiper Rolf
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 865 号: 1 ページ: 75-75

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aad9fd

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Super-Eddington accretion of dusty gas onto seed black holes: metallicity-dependent efficiency of mass growth2018

    • 著者名/発表者名
      Toyouchi Daisuke , Hosokawa Takashi , Sugimura Kazuyuki , Nakatani Riouhei , Kuiper Rolf
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: - ページ: 2031-2043

    • DOI

      10.1093/mnras/sty3012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Grand-design Spiral Arms in a Young Forming Circumstellar Disk2017

    • 著者名/発表者名
      Kengo Tomida, Masahiro N. Machida, Takashi Hosokawa, Yuya Sakurai, Chia Hui Lin
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 835 号: 1 ページ: 11-18

    • DOI

      10.3847/2041-8213/835/1/l11

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Do stellar winds prevent the formation of supermassive stars by accretion?2017

    • 著者名/発表者名
      Nakauchi,D., Hosokawa,T., Omukai,K., Saio,H., & Nomoto,K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 465 号: 4 ページ: 5016-5025

    • DOI

      10.1093/mnras/stw3114

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rapid Black Hole Growth under Anisotropic Radiation Feedback2017

    • 著者名/発表者名
      Sugimura, Kazuyuki; Hosokawa, Takashi; Yajima, Hidenobu; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 未定 号: 1 ページ: 62-79

    • DOI

      10.1093/mnras/stx769

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of accretion on the pre-main-sequence evolution of low-mass stars and brown dwarfs2017

    • 著者名/発表者名
      Vorobyov Eduard I.、Elbakyan Vardan、Hosokawa Takashi、Sakurai Yuya、Guedel Manuel、Yorke Harold
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 605 ページ: A77-A77

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201630356

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Supersonic gas streams enhance the formation of massive black holes in the early universe2017

    • 著者名/発表者名
      Hirano Shingo、Hosokawa Takashi、Yoshida Naoki、Kuiper Rolf
    • 雑誌名

      Science

      巻: 357 号: 6358 ページ: 1375-1378

    • DOI

      10.1126/science.aai9119

    • NAID

      120006349313

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Upper stellar mass limit by radiative feedback at low-metallicities: metallicity and accretion rate dependence2017

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Hajime、Omukai Kazuyuki、Hosokawa Takashi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 473 号: 4 ページ: 4754-4772

    • DOI

      10.1093/mnras/stx2620

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Final Fates of Accreting Supermassive Stars2016

    • 著者名/発表者名
      Umeda,H., Hosokawa,T., Omukai,K., & Yoshida,N.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 834 号: 2 ページ: L34-L34

    • DOI

      10.3847/2041-8205/830/2/l34

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Primordial & Extremely Metal-poor high-mass star formation in the early universe2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      FIRST STARS VI
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Primordial and Metal-poor High-mass Star Formation2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      Tubingen High-mass Star Formation workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Primordial and Low-metallicity star formation2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      ISSI star formation workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 初代星形成: an overview2019

    • 著者名/発表者名
      細川 隆史
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超巨大ブラックホールへの dusty gas の超臨界降着2018

    • 著者名/発表者名
      豊内大輔、杉村和幸、仲谷 崚平、細川隆史
    • 学会等名
      日本天文学会2018年春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 原始惑星系円盤における紫外線/X 線光蒸発の金属量依存性2018

    • 著者名/発表者名
      仲谷崚平、細川隆史、吉田直紀、野村英子、Rolf Kuiper
    • 学会等名
      日本天文学会2018年春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分子雲破壊における解離光の役割:残骸化学組成と星形成効率の抑制2018

    • 著者名/発表者名
      猪口睦子、嶺重慎、細川隆史
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 銀河系での大質量星形成における光電離フィードバックの役割2018

    • 著者名/発表者名
      細川隆史、Rolf Kuiper
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2次元輻射流体計算による大質量星質量の金属度依存性の解明2018

    • 著者名/発表者名
      福島肇、細川隆史、大向一行、千秋元、吉田直紀、Rolf Kuiper
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 星形成円盤中での分裂片のmigration過程と連星形成2018

    • 著者名/発表者名
      鄭昇明、細川隆史
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Feedback from Accreting seed BHs and Progenitor Stars2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      The early growth of supermassive black holes
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Feedback & Fragmentation: key processes in high-mass star formation2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      Stellar Archaeology as a Time Machine to the First Stars
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ブラックホール降着円盤へのガス降着率とガスの角運動量の関係2017

    • 著者名/発表者名
      杉村和幸、細川隆史、矢島秀伸、稲吉恒平、大向一 行
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 原始惑星系円盤光蒸発の金属量依存性2017

    • 著者名/発表者名
      仲谷崚平、細川隆史、吉田直紀、野村英子、Rolf Kuiper
    • 学会等名
      日本天文学会2017年春季年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 若い原始惑星系円盤の大域的渦状腕の起源2017

    • 著者名/発表者名
      富田賢吾、町田正博、細川隆史、櫻井祐也、Chia Hui Lin
    • 学会等名
      日本天文学会2017年春季年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Formation of massive primordial stars controlled by the protostellar evolution2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      Francesco's legacy-Star formation in space and time, Florence, Italy
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evolution of Accreting Supermassive Stars2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hosokawa
    • 学会等名
      TITANS in the early universe, Prato, Italy
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大質量星形成における輻射フィードバックの金属度・降着率依存性2016

    • 著者名/発表者名
      福島肇、細川隆史、大向一行
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙論的環境下における超大質量星形成シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      鄭昇明、細川隆史、吉田直紀
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Formation of the First Black Holes2019

    • 著者名/発表者名
      Schleicher,Dominik, Latif,Muhammad他
    • 総ページ数
      376
    • 出版者
      World Scientific Publishing Company
    • ISBN
      9789813227941
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] ビッグバン直後の超音速ガス流が生んだモンスターブラックホールの種

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170929_1.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-22  

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