| 研究課題/領域番号 |
19K03906
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
花輪 知幸 千葉大学, 先進科学センター, 特任教授 (50172953)
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| 研究分担者 |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20397475)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 原始星 / ブラックホール / 流体力学 / 数値シミュレーション / 星形成 / 理論天文学 / アウトフロー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
降原始星やブラックホール天体など、動的な降着流、ケプラー回転するガス円盤、アウトフローが共存する系の力学を明らかにするため、円筒座標で3次元磁気流体力学シミュレーションを行う計算手法を開発する。従来のシミュレーションで発生しているz軸周囲での数値不安定を、基底ベクトルの向きが方位角とともに変化することを考慮して取り除く。この手法をシミュレーションパッケージ CANS+ に組み込むことにより、中心天体への降着流および軸に沿って時間発展するアウトフロー（ジェット）の長時間発展を、数値的に安定にかつ精度高く追う。またこの改良によりCANS+の汎用性を高める。
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| 研究成果の概要 |
計算セルの中心と方位角方向の境界面では動径(r)方向や方位角(φ)方向が異なる効果を取り入れて、円筒座標系での流体力学方程式から差分方程式を導いた。得られた差分方程式は一様流保持を実現するほか、z軸周囲での方位角方向の解像度をΔφ=60°に下げても顕著な誤差が発生しないという良い特性を持つ。この差分方程式を用いることで円筒座標系を用いて原始星などへ降着するガスの流れを、精度を保ちながら、比較的少ない計算量でシミュレーションできるようになった。またガス降着に顕著な非対称性が見られる分子雲コアTMC-1Aや原始星DG Tauの流体モデルを作成し、分子電波輝線の観測結果を半定量的に再現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
原始星などに付随する対称性の良い回転ガス円盤と、著しい異方性を示す降着流を同時にかつ精度良く数値シミュレーションできる手法が得られた。円筒座標系ではベクトル量の各成分が座標の曲りにより見かけの変化を示す。本研究で開発した局所的なデカルト座標系への座標変換を採用すると、見かけの変化は打ち切り誤差なしに求めることができる。これは多くの計算法で採用されているテーラー展開による見かけの変化の評価より本質的に優れている。局所的なデカルト座標系への変換という手法は、3次元極座標など曲線座標系一般に応用可能である。
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