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星震学とシミュレーションから迫る太陽型星の差動回転

研究課題

研究課題/領域番号 23KJ0300
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金
応募区分国内
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

八田 良樹  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード星震学 / 太陽型星 / 恒星内部大規模流れ / 日震学 / 線形逆問題 / 太陽型星内部差動回転
研究開始時の研究の概要

太陽と似た特徴(重さや年齢など)を持つ星を太陽型星と呼ぶが、近年は星震学により、太陽とは異なる様相の差動回転を示す太陽型星が報告されている。このことは太陽型星の多様なダイナモ機構のあり方を示唆しており興味深い。
本研究では、太陽型星のダイナモ機構に関わる物理の解明を目指し、1. 星震学に基づいた内部自転推定の拡充、と、2. 1の結果を観測的制約とした平均場ダイナモ計算、というふたつの課題に取り組むことで、太陽型星内部における乱流・磁場の分布を明らかにし、太陽型星の示す多様な緯度方向差動回転の背景にある物理を理解する。

研究実績の概要

当該年度の九月よりMax-Planck Institute for Solar System Research(MPS)に滞在しており、PLATOデータを見据えたfeasibility testを実施している。
また、太陽型星内部ダイナミクス研究の一環として、局所的日震学に基づく太陽内部子午面流推定にも取り組んだ(Hatta et al. 2024)。特に、太陽赤道加速を再現する数値モデル(Hotta and Kusano 2021)から示唆される「子午面流による赤道方向の角運動量輸送」を制約とした上で音波伝播時間(Gizon et al. 2020の公開データを利用)の逆問題解析を行った。制約がない場合、Gizon et al. (2020)と同様にシングルセル型(表面で極向き、対流層底部で赤道向き)の子午面流分布が得られた。一方、子午面流による角運動量輸送に制約を与えた場合、ダブルセル型(表面で極向き、対流層中間層で赤道向き、対流層底部で極向き)の子午面流分布が推定結果として得られた。現状、太陽赤道加速を誤魔化しなく再現できる数値モデルはHotta and Kusano (2021)のみであるため、対流層内部の物理という観点からはダブルセル型子午面流分布が好ましい。一方で、制約なしの場合(シングルセル型子午面流分布が得られる場合)の方が逆問題の分解能が良いことも確かめられた。つまり、逆問題解析の観点からはシングルセル型子午面流分布が好ましい。以上のジレンマは、太陽内部子午面流分布の決定が現在利用可能な音波伝播時間のみでは難しいということを端的に示している(Hatta et al. 2024)。

現在までの達成度
現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

現在滞在中であるMPSはPLATO計画の一本拠地であるため、当初計画していた「PLATO dataを見据えたfeasibility test」をより具体化・詳細化できることが見込まれているため。
また、受け入れ教員(堀田教授)の太陽熱対流数値計算の結果を取り入れた上での線形逆問題解析(Hatta et al. 2024)に取り組めたことも、非常にポジティブに捉えられるため。

今後の研究の推進方策

当該年度に開始した「PLATO dataを想定したfeasibility test」を完遂し次第、Benomar et al. (2018)が対象とした太陽型星の差動回転推定に取り組み、それらの星における動径方向差動回転の有無を見極める。
さらに、受け入れ教員(堀田教授)の行った太陽・恒星熱対流数値計算に対する日震学・星震学的解析も引き続き取り組む。特に大規模流れの要である子午面流に焦点を絞った解析を行う予定である。滞在先機関であるMPSは日震学的観測に強みを持つため、積極的に観測結果との比較を行う。

報告書

(2件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2025 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Inversion for Inferring Solar Meridional Circulation: The Case with Constraints on Angular Momentum Transport inside the Sun2024

    • 著者名/発表者名
      Hatta Yoshiki、Hotta Hideyuki、Sekii Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 972 号: 1 ページ: 79-79

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad596c

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Semi-analytical Expression of G-mode Period Spacing: The Case of Brunt-Vaeisaelae; Frequency with Not a Jump but a Ramp2023

    • 著者名/発表者名
      Hatta Yoshiki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 950 号: 2 ページ: 165-165

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acd4b9

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 線形断熱振動理論に基づく、重力波モードにより生じる太陽ニュートリノフラックス変化の予測2025

    • 著者名/発表者名
      八田良樹, 中野佑樹, 國友正信, 伊藤博士
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Solar Polar Mission for Solar Interior and Heliosphere2024

    • 著者名/発表者名
      八田良樹(堀田教授の代理)
    • 学会等名
      COSPAR-2024
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Inversion for inferring solar meridional circulation: the case with constraints on angular momentum transport inside the Sun2024

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Hatta, Hideyuki Hotta, Takashi Sekii
    • 学会等名
      Stellar Convection: Modelling, Theory, and Observations
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Semi-analytical expression of the g-mode period spacing: the case of the Brunt-Vaeisaelae frequency with not a jump but a ramp2024

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Hatta
    • 学会等名
      Unveiling the interiors of the stars to grasp stellar populations
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 角運動量輸送に関する制約つき内部子午面流探査2024

    • 著者名/発表者名
      八田良樹
    • 学会等名
      太陽研連シンポジウム、国立天文台
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 角運動量輸送に関する制約つき最小二乗法に基づく内部子午面流推定2024

    • 著者名/発表者名
      八田良樹、堀田英之、関井隆
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会、東京大学
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Brunt-Vaeisaelae振動数分布の勾配が双曲線正接関数で表現できる場合における高調波重力波モードの準解析的研究2024

    • 著者名/発表者名
      八田良樹、関井隆
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会、東京大学
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 多点観測による音波伝播時間の測定誤差見積もり2023

    • 著者名/発表者名
      八田良樹、堀田英之、関井隆
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会、名古屋大学
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Brunt-Vaeisaelae振動数の勾配を考慮した高調波重力波モードの準解析的研究2023

    • 著者名/発表者名
      八田良樹
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会、名古屋大学
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-26   更新日: 2025-12-26  

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