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高速回転する系外惑星の構造の系統的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J10223
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

藤澤 幸太郎  早稲田大学, 理工学術院, 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 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード系外惑星 / 褐色矮星 / 熱進化計算 / 回転星計算 / 数値計算スキーム / 回転星 / 惑星進化 / 恒星進化
研究実績の概要

本年度も引き続き、惑星よりも少し質量の大きい褐色矮星の研究に取り組んだ。若い褐色矮星の系統的な観測によると、褐色矮星は少なくとも10Myr程度のタイムスケールではそれほど角運動量を失うことなく収縮しスピンアップするとされている。そこでそのような高速回転する褐色矮星のより長いタイムスケールの構造の進化計算を調べるために、恒星進化計算コード、MESAコードと回転平衡形状計算コードの両方を用いて計算した。その結果、年齢が5Myrで自転周期が8時間から16時間程度、年齢が10Myrで自転周期が5時間から7.5時間程度で回転している褐色矮星はスピンアップし、100Myrから1Gyr以内に回転で形状が保てなくなるブレイクアップ回転に到達することがわかった。さらに実際に自転が観測されている褐色矮星と理論予想を比較したところ、少なくない数の褐色矮星がブレイクアップ回転に到達しうることが明らかになった。しかし実際の褐色矮星はブレイクアップしていないため、この結果は、老齢な褐色矮星が回転によるウインドやディスクなどで角運動量を捨て去っていることを示唆しており、今後の観測でその存在が明らかになれば自転進化の理解が飛躍的に進むことが分かった。
一方で、高速回転する星の構造を求めるための数値計算スキーム研究に関しても進展があった。従来、回転する星の構造を数値的に計算する時には、ニュートン法などの数値スキームが用いられていたが、ニュートン法は初期推量が解に十分に近くないと求まらないという欠点が知られていた。そこで、初期推量が解から遠くても大局的に収束する数値計算スキーム、W4法を開発し改良した。W4法を用いることで従来困難であった問題を効果的に計算することが可能となり、その応用として回転し磁場を伴っている定常降着流の計算・研究も行った。その計算結果とW4法に関する論文は、査読付き論文として出版された。

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。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Effects of Rotation and Magnetic Field on the Revival of a Stalled Shock in Supernova Explosions2019

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Kotaro , Okawa Hirotada , Yamamoto Yu , Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 872 号: 2 ページ: 155-155

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaffdd

    • 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
  • [雑誌論文] Hyperbolic Self-Gravity Solver for Large Scale Hydrodynamical Simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hirai, Hiroki Nagakura, Hirotada Okawa and Kotaro Fujisawa
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 8 ページ: 083006-083006

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.083006

    • 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 / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rotational equilibria by Lagrangian variational principle: toward multi-dimensional stellar evolutions2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutake, N., Fujisawa, K. and Yamada, S.
    • 雑誌名

      Monthly Notice of Royal Astronomical Society

      巻: 463 号: 4 ページ: 3705-3724

    • DOI

      10.1093/mnras/stw2216

    • 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] 重力崩壊型超新星爆発における定常計算のための非線形連立方程式を数値的 に計算する革新的な手法2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤幸太郎,大川博督,山本佑,山田章一
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 天体物理学における非線形連立方程式を数値的に計算する革新的な手法2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤幸太郎,大川博督,山本佑,平井遼介、安武伸俊、長倉洋樹、山田章一
    • 学会等名
      第31回理論懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of rotation and magnetic field on the revival of a stalled shock in supernova explosions2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Fujisawa, Hirotada Okawa, Yu Yamamoto & Shoichi Yamada
    • 学会等名
      Physics of Core-Collapse Supernovae and Compact Star Formations
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速回転する褐色矮星の構造とその進化計算2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤幸太郎、佐藤裕史
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高速回転する褐色矮星2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤幸太郎、佐藤裕史
    • 学会等名
      第 30 回 理論懇シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Rapidly rotating substellar objects2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Fujisawa & Yushi Sato
    • 学会等名
      Exoplanets and Planet Formation, Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速回転する系外惑星の内部構造とその進化計算2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤幸太郎、佐藤裕史
    • 学会等名
      第29回 理論懇シンポジウム「重力が織りなす宇宙の諸階層」
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高速回転する系外惑星の構造とその進化2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤幸太郎、佐藤裕史
    • 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)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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