| 研究課題/領域番号 |
19H01934
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
細川 隆史 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30413967)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 星団形成 / 星形成 / 電離領域 / 輻射流体力学 / 初代星 / 銀河形成 / 宇宙初代星 / 数値シミュレーション / 金属欠乏星 / 超巨大ブラックホール / 種族III星 / 宇宙初期天体 / 大質量星 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
初期宇宙で実現する、銀河系とは異なる環境における星団形成過程を主に大規模数値シミュレーションを用いた理論研究によって明らかにする。具体的には、重元素の全くない初代星からなる星団から、球状星団の形成までを対象とする。特に銀河スケールの進化、及び遠方宇宙の観測に重要な、大質量星を多く含む大星団の形成過程についてその環境依存性を明らかにする。金属量に応じてどういう場合にどんな星団がどういう効率でどんな風に生まれるかを示す。また、それが初期宇宙のいつ、どこに相当してどういう風に将来観測されるか、または既存の観測と照らして整合するかを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は金属量の非常に少ない初期宇宙における星団の形成過程を主に数値シミュレーションの手法を用いて明らかにすることである。これまでの研究では、この目的に向けて研究計画に沿って以下の一連の研究を進めることができた。
まず、星形成に伴う円盤分裂過程の金属量依存性について、我々の先行研究(Shima & Hosokawa 2021)と比較して、さらに10倍以上の長時間進化を追跡する一連の数値シミュレーションを実行して系統的な調査を行った(Matsukoba et al. 2022)。低金属量になるほど分裂が促進される依存性が明らかに見られ、これは観測が示す傾向とも合致することが分かった。
このとき、同時に形成が進む原始星に対して、星内部構造を3次元的に分解しつつ星質量が質量降着によって増加していく様子を追跡する輻射流体計算を独自開発した計算コードを用いて遂行した(Kimura et al. 2022, submitted)。原始星誕生の段階から、星質量が太陽の10倍を超えるまで計算を続行し、これまで1次元の星の進化計算しかなかった進化段階と重複するところまで計算を伸ばした。全体的にこれまでの星の進化計算と整合的な結果が得られ、乱流のある現実的な場合は高速回転する半径の非常に大きな、膨らんだ大質量原始星が現れることを示した。さらに現在、計算を続行し、原始星周囲に円盤が徐々に現れ、そこで円盤分裂を経ながら中心原始星へ降着が進む様子の3次元計算が初めて可能になりつつある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
円盤分裂の金属量依存性に関する論文は年度内にまとめられた。これとは別に進めていた初代星形成関連の研究は論文が一本投稿されたが、もうひとつ結果が一通り揃っているものの論文化に時間を要した計画があり、当初計画と比べるとやや遅れている。現時点で一通りの執筆を済ませ改訂段階にあるので、繰越のあるR5年度内に確実に投稿し出版まで何としても繋げたいと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後もこれまでの研究を踏まえつつ、さらにこれを広げる形で様々な研究を展開していきたいと考えている。並行して進めている、近傍の若い大星団形成時の観測的特徴の研究もR4年度内に進展があり、特に電離ガスからの電波連続光放射に着目するとこれまでの観測を数値シミュレーション結果はよく説明することが分かっている。この計画についても一通り論文の執筆が進み、近々投稿できるものと見積もっている。
また、初期宇宙でのいわゆるcold accretion発現に関する研究も進み、これは既に論文が投稿されている(Kiyuna et al., submitted)。この論文では超大質量星形成の可能性を議論したが、金属量がある程度高い状況ではこうしたconverging flowは星団形成を誘起するとの可能性がよく議論されており、こちらの研究の拡張としての星団形成可能性も面白いテーマである。この方向性からも星団形成の研究を進めたいと考えている。
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