中心星フレアの物理を組み込んだ原始惑星系円盤の「動的」進化モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 16J02063
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 高棹 真介 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 原始惑星系円盤 / 磁気流体シミュレーション / 星形成 / 磁気流体力学 / シミュレーション / ジェット / 円盤

研究実績の概要

原始星フレアは原始星が普遍的に引き起こしている爆発現象であるが、発生機構と星形成過程との関連が未だよくわかっていない。原始星フレアは磁気エネルギーの突発的解放現象であるが、その磁場構造によって円盤に及ぼす影響やX線放射の振る舞いが変わる。そのため原始星フレアの発生機構を明らかにすることは星形成過程における星近傍の磁場構造や円盤進化を理解する上で重要である。
当該年度は星形成領域における強いX線源となる原始星フレアの発生機構について３次元磁気流体シミュレーションを用い考察した。原始星誕生時には強い磁場が星近傍に蓄えられていることが観測・理論から示唆されている。そこでそれを模した状況として強く磁化した円盤から降着を受ける原始星のシステムを考察した。従来、原始星フレアは原始星が自身のダイナモによってダイポール磁場を作り、その星磁場が円盤と相互作用することによって生じるというモデルが有力視されていた。一方我々のシミュレーションから、星はダイナモがなくても円盤からの降着に伴って強い磁場を得ることができ、そのエネルギーを使うことで原始星フレアを起こすことができることがわかった。円盤からの降着が自然にフレアの発生につながるという機構であるため、ダイポール磁場を必要とするモデルより広い環境で働くことが期待できる。成果は査読論文として現在 The Astrophysical Journal Lettersに投稿中である。
当初の計画では中心星フレアの影響を考慮した１次元円盤進化モデルの構築を目指していたが、当初想定していたフレアはダイポール磁場モデルに基づいていた。しかし今回の発見でそのフレア発生機構が一般的ではない可能性がわかったため、新たに見つかったフレアの発生機構とその振る舞いの解明に注力することにした。そのため円盤進化モデルの構築まで到達できなかったものの、新たな視点を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A Three-dimensional Simulation of a Magnetized Accretion Disk: Fast Funnel Accretion onto a Weakly Magnetized Star (2018)
  • 著者名/発表者名: Takasao Shinsuke、Tomida Kengo、Iwasaki Kazunari、Suzuki Takeru K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 857 号: 1 ページ: 4-4
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aab5b3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modelling Quasi-Periodic Pulsations in Solar and Stellar Flares (2018)
  • 著者名/発表者名: McLaughlin J. A.、Nakariakov V. M.、Dominique M.、Jel?nek P.、Takasao S.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 214 号: 1 ページ: 45-45
  • DOI: 10.1007/s11214-018-0478-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Numerical Simulations of Flare-productive Active Regions: δ-sunspots, Sheared Polarity Inversion Lines, Energy Storage, and Predictions (2017)
  • 著者名/発表者名: Toriumi Shin、Takasao Shinsuke
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 850 号: 1 ページ: 39-39
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa95c2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Theoretical Model of X-Ray Jets from Young Stellar Objects (2017)
  • 著者名/発表者名: Takasao Shinsuke、Suzuki Takeru K.、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 847 号: 1 ページ: 46-54
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8722
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Dandelion” Filament Eruption and Coronal Waves Associated with a Solar Flare on 2011 February 16 (2017)
  • 著者名/発表者名: Cabezas, Denis P.; Martinez, Lurdes M.; Buleje, Yovanny J.; Ishitsuka, Mutsumi; Ishitsuka, Jose K.; Morita, Satoshi; Asai, Ayumi; UeNo, Satoru; Ishii, Takako T.; Kitai, Reizaburo; Takasao, Shinsuke; Yoshinaga, Yusuke; Otsuji, Kenichi; Shibata, Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 836 号: 1 ページ: 33-45
  • DOI: 10.3847/1538-4357/836/1/33
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observational Evidence of Particle Acceleration Associated with Plasmoid Motions (2016)
  • 著者名/発表者名: Takasao, Shinsuke; Asai, Ayumi; Isobe, Hiroaki; Shibata, Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 828 号: 2 ページ: 103-113
  • DOI: 10.3847/0004-637x/828/2/103
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Above-the-loop-top Oscillation and Quasi-periodic Coronal Wave Generation in Solar Flares (2016)
  • 著者名/発表者名: Takasao, Shinsuke; Shibata, Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 823 号: 2 ページ: 150-160
  • DOI: 10.3847/0004-637x/823/2/150
  • 査読あり
• [雑誌論文] The formation and evolution of reconnection-driven, slow-mode shocks in a partially ionised plasma (2016)
  • 著者名/発表者名: Hillier, A.; Takasao, S.; Nakamura, N.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 591 ページ: 112-127
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201628215
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 3D MHD Simulations of Accreting Young Stars (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: Athena++
  • 国際学会
• [学会発表] Accretion structure of inner protoplanetary disks (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: MAX PLANCK PRINCETON CENTER WORKSHOP 2019
  • 国際学会
• [学会発表] MHD simulations of intermittent outflows from inner protoplanetary disks (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: Dynamics and physics of outflows in protostellar disks and Active Galactic Nuclei
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Flares on the sun and protostars (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: 2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fast accretion onto a weakly magnetized star (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: ESO workshop "Take a Closer Look"
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional simulations of accretion onto a star from a magnetized accretion disk: Fast funnel-wall accretion (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: XXXth IAU General Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Very Inner Structure of the Accretion Disk (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: Core2disk
  • 国際学会
• [学会発表] 3次元磁気流体シミュレーションによる原始星フレア研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 2018年度CfCA ユーザーズミーティング
• [学会発表] 若い星への降着に関する標準理論の再考 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 第31回 理論懇シンポジウム
• [学会発表] 強い磁場を持つ星周円盤の内縁における激しい降着 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] 3次元磁気流体シミュレーションによる原始星への降着流の理解 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 新学術領域研究「新しい星形成理論によるパラダイムシフト：銀河系におけるハビタブル惑星開拓史の解明」キックオフミーティング
• [学会発表] 太陽・恒星・星形成領域で見られる激しい爆発・ジェット現象の起源について (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 第48回天文・天体物理若手夏の学校
  • 招待講演
• [学会発表] 原始惑星系円盤の大域的な構造と進化の理解に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: ポスト「京」萌芽的課題・計算惑星 第2回 公開シンポジウム
• [学会発表] 原始星近傍の降着流の円盤初期磁場依存性に関する磁気流体シミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 円盤と相互作用する中心星近傍の円盤・磁場構造に対する円盤磁場の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介、富田賢吾、鈴木建
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学、福岡
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 原始星・前主系列星段階の磁気活動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 高宇連 第16回研究会「高エネルギー宇宙物理学の課題と将来展望」
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] 3D MHD Simulations of Accretion onto Star from Surrounding Disk (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: Stars with a stable magnetic field: from pre-main sequence to compact remnants
  • 国際学会
• [学会発表] 星周円盤から星への降着流構造に関する 3 次元磁気流体シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 第30回 理論懇シンポジウム「星の物理の新地平」
• [学会発表] 原始星周りの磁場と降着流構造について (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 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] 星周円盤から星へのガス降着に関する3次元磁気流体シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: CfCA ユーザーズミーティング
• [学会発表] 原始星への降着流に関する３次元磁気流体シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 星周円盤から星への降着流の３次元構造に関する磁気流体シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介
  • 学会等名: 基研研究会「原始惑星系円盤」
• [学会発表] Observations and theories of magnetic reconnection in the solar atmosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: Workshop Cosmic Rays, Astrophysical Turbulence and Magnetic Reconnection
  • 発表場所: Natal, Brazil
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 原始惑星系円盤からのアウトフローと円盤と中心星の相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介, 鈴木建, 柴田一成
  • 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、三鷹
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 原始惑星系円盤内縁付近から X 線アウトフローが出現する可能性についての理論的考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高棹真介, 鈴木建
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Radio and EUV Imaging Observations of Particle Acceleration Associated with Plasmoid Motions (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao, Ayumi Asai, Hiroaki Isobe, and Kazunari Shibata
  • 学会等名: Solar Physics with Radio Observation (SPRO2016)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2016-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Oscillatory Nature of Solar Flares: What Can We Learn from Observations? (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao, and Kazunari Shibata
  • 学会等名: The 10th Hinode science meeting (Hinode 10)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Role of Magnetic Reconnection in the Solar Chromosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2016
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Oscillatory Nature of Solar Flares: What Can We Learn from Observations of Oscillations? (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Takasao, and Kazunari Shibata
  • 学会等名: ASTRONUM 2016
  • 発表場所: Monterey, CA, USA
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会 / 招待講演