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乱流と磁場を持つ分子雲コアの収縮および衝突における連星の形成条件と回転構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2528
補助金の研究課題番号 21J23102 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関鹿児島大学

研究代表者

高石 大輔  鹿児島大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード連星形成 / 原始惑星系円盤 / 単極アウトフロー / 磁場 / 乱流 / 磁気流体力学 / 数値シミュレーション / 分子雲コア
研究開始時の研究の概要

継続課題のため、記入しない。

研究実績の概要

近年の銀河系内の観測から、太陽質量程度の若い星の半数以上は連星であることが明らかになっている。そのため、太陽のような単一星の形成進化過程のみならず、連星の形成進化過程を理解することは星形成過程の理解にとって非常に重要である。本研究の目的は、近年の観測が示す現実的な星形成環境で連星の形成条件および連星の回転構造の時間進化を解明することである。
本年度は、前年度に引き続き乱流と磁場を持つ分子雲コア同士の収縮・衝突過程を3次元非理想磁気流体シミュレーションを用いて長時間計算した。その結果、分子雲コアの初期磁場強度の違いによって角運動量輸送の効率が変化し、連星や多重星のパラメータ(分裂数、連星間距離、回転軸など)が大きく変化することがわかった。また、本研究のこれまでの成果から、現実的な星形成環境における連星の形成進化過程には磁場が重要な役割を果たすことが明らかになった。さらに、分子雲コアの熱エネルギーと重力エネルギーの比の違いによって初期質量降着率が変化し、連星や多重星のパラメータの決定に大きな影響を与えることもわかった。これらの成果は、分子雲コアが剛体回転を持つ場合の先行研究と整合的である。
さらに、分子雲コアの磁気エネルギーが分子雲コアの乱流エネルギーに比べて小さい場合、原始星近傍から単極アウトフローが駆動するという興味深い現象を発見した。単極アウトフローは星形成領域の観測で実際に発見されている。そのため、この予期せぬ発見は観測結果を説明しうる非常に重要な成果である。本成果をまとめた論文は国際誌にすでに受理されている。一方で、分子雲コアの磁場のエネルギーが乱流のエネルギーと同程度の場合は双極アウトフローが駆動することもわかった。原始星近傍から駆動するアウトフローのこのような形状の違いは分子雲コアの磁場強度と乱流強度を推定する指標となることが本成果により初めて明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Formation of Unipolar Outflow and Protostellar Rocket Effect in Magnetized Turbulent Molecular Cloud Cores2024

    • 著者名/発表者名
      Takaishi Daisuke、Tsukamoto Yusuke、Kido Miyu、Takakuwa Shigehisa、Misugi Yoshiaki、Kudoh Yuki、Suto Yasushi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 963 号: 1 ページ: 20-20

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad187a

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cosmic ray ionization rate versus dust fraction: Which plays a crucial role in the early evolution of the circumstellar disc?2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yudai、Takaishi Daisuke、Tsukamoto Yusuke
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 521 号: 2 ページ: 2661-2669

    • DOI

      10.1093/mnras/stad711

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new formation scenario of a counter-rotating circumstellar disk: Spiral-arm accretion from a circumbinary disk in a triple protostar system2021

    • 著者名/発表者名
      Takaishi Daisuke、Tsukamoto Yusuke、Suto Yasushi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 号: 5 ページ: L25-L30

    • DOI

      10.1093/pasj/psab084

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Misaligned Circumstellar Disks and Orbital Motion of the Young Binary XZ Tau2021

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa Takanori、Kido Miyu、Takaishi Daisuke、Shimajiri Yoshito、Tsukamoto Yusuke、Takakuwa Shigehisa
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 919 号: 1 ページ: 55-55

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0dc3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Formation of unipolar outflow and "protostellar rocket effect" in magnetized and turbulent molecular cloud cores2024

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takaishi, Yusuke Tsukamoto, Miyu Kido, Shigehisa Takakuwa, Yoshiaki Misugi, Yuki Kudoh, Yasushi Suto
    • 学会等名
      Magnetic Fields from Clouds to Stars (Bfields-2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁化した乱流分子雲コア中における単極アウトフローの駆動と原始星ロケット効果の発見2023

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、城戸未宇、高桑繁久、三杉佳明、工藤祐己、須藤靖
    • 学会等名
      第36回理論懇シンポジウム「高赤方偏移のフロンティア」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Formation of unipolar outflow and "protostellar rocket effect" in magnetized and turbulent molecular cloud cores2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takaishi, Yusuke Tsukamoto, Miyu Kido, Shigehisa Takakuwa, Yoshiaki Misugi, Yuki Kudoh, Yasushi Suto
    • 学会等名
      The 14th RESCEU International Symposium: "From Large to Small Structures in the Universe"
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁化した乱流分子雲コア中で駆動するアウトフローの形状と時間進化2023

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、城戸未宇、高桑繁久、三杉佳明、工藤祐己、須藤靖
    • 学会等名
      Workshop on Star & Planet Formation 研究会「星・惑星形成:これまでの20年間とこれから」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 分子雲コアパラメータの違いが生み出す原始星アウトフローの多様性2023

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、城戸未宇、高桑繁久、三杉佳明、工藤祐己、須藤靖
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 分子雲コアパラメータの違いが生み出す原始星アウトフローの多様性2023

    • 著者名/発表者名
      高石大輔
    • 学会等名
      第3回シン・九州星形成ゼミ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Formation of unipolar outflow and "protostellar rocket effect" in magnetized and turbulent molecular cloud cores2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takaishi, Yusuke Tsukamoto, Shigehisa Takakuwa, Yoshiaki Misugi, Yuki Kudoh, Yasushi Suto
    • 学会等名
      Protostars and Planets VII
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非理想磁気流体力学効果が及ぼす単極アウトフロー駆動への影響2023

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、三杉佳明、高桑繁久、須藤靖
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 単極アウトフローの駆動による”原始星ロケット”の形成2022

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、三杉佳明、高桑繁久、須藤靖
    • 学会等名
      第35回理論天文学・宇宙物理学懇談会シンポジウム「理論天文学・宇宙物理学の広がり:さらなる発展に向けて」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 若い星の周囲で駆動される多様な形状のアウトフロー2022

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、高桑繁久、須藤靖
    • 学会等名
      第 1 回シン・九州星形成ゼミ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Formation of unipolar outflows in magnetized and turbulent cloud cores2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takaishi, Yusuke Tsukamoto, Shigehisa Takakuwa, and Yasushi Suto
    • 学会等名
      The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting (EANAM9)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Summary talk: Postprocessing and radiative transfer library2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takaishi
    • 学会等名
      Lorentz center workshop “The Dynamic & Chemical Connection”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁化した乱流分子雲コア中における単極アウトフローの形成2022

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、高桑繁久、須藤靖
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 分子雲コア初期質量の原始惑星系円盤サイズへの影響2021

    • 著者名/発表者名
      高石大輔、塚本裕介、須藤靖
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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