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低金属度ガスのダイナミクスで解明する宇宙初期天体の起源

研究課題

研究課題/領域番号 25287040
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 天文学
研究機関東北大学

研究代表者

大向 一行  東北大学, 理学研究科, 教授 (70390622)

連携研究者 吉田 直紀  東京大学, 理学系研究科, 教授 (90377961)
細川 隆史  京都大学, 理学研究科, 准教授 (30413967)
町田 正博  九州大学, 理学研究院, 准教授 (10402786)
研究協力者 Schneider Raffaella  ローマ大学, 理学部, 准教授
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード低金属度星 / 星形成 / 巨大ブラックホール / 銀河形成 / 宇宙初代星 / 宇宙初期天体 / 宇宙論
研究成果の概要

宇宙論的シミュレーションと星形成過程の輻射流体シミュレーションを組み合わせることにより、宇宙初代星の形成過程を調べた。その結果、宇宙初代星は典型的には太陽の数10倍から数100倍の大質量星であることがわかった。
また、非常に強い紫外線が存在する場合には、太陽の10万倍を超える超大質量星も形成されうる。
また第二世代星の形成環境である低金属度の星間ガスの物理状態を3次元流体シミュレーションにより調べた。その結果、比較的金属度が高い、もしくは輻射場が強い場合には熱不安定性により二相媒質となることが分かった。多相媒質では乱流が長時間維持されるため星形成率が低くなるものと予想される。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 7件、 査読あり 24件、 謝辞記載あり 19件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] INAF - Osservatorio Astronomico di Roma/Scuola Normale Superiore, Pisa(Italy)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Vienna(Austria)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(China)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Observatoire de Paris/Sorbonne Universites(France)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] INAF - Osservatorio Astronomico di Roma/Universita' degli Studi di Bari/INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri(Italy)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Vienna(Austria)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Limits on Population III star formation with the most iron-poor stars2017

    • 著者名/発表者名
      de Bennassuti, M.; Salvadori, S.; Schneider, R.; Valiante, R.; Omukai, K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 465 号: 1 ページ: 926-940

    • DOI

      10.1093/mnras/stw2687

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Do stellar winds prevent the formation of supermassive stars by accretion?2017

    • 著者名/発表者名
      Nakauchi,D., Hosokawa,T., Omukai,K., Saio,H., & Nomoto,K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 465 号: 4 ページ: 5016-5025

    • DOI

      10.1093/mnras/stw3114

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Triggering the Formation of Direct Collapse Black Holes by Their Congeners2017

    • 著者名/発表者名
      Yue, Bin; Ferrara, Andrea; Pacucci, Fabio; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 838 号: 2 ページ: 111-111

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa6627

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rapid Black Hole Growth under Anisotropic Radiation Feedback2017

    • 著者名/発表者名
      Sugimura, Kazuyuki; Hosokawa, Takashi; Yajima, Hidenobu; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 未定 号: 1 ページ: 62-79

    • DOI

      10.1093/mnras/stx769

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] From the first stars to the first black holes2016

    • 著者名/発表者名
      Valiante, Rosa; Schneider, Raffaella; Volonteri, Marta; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 457 号: 3 ページ: 3356-3371

    • DOI

      10.1093/mnras/stw225

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact of Dust Cooling on Direct-collapse Black Hole Formation2016

    • 著者名/発表者名
      Latif, M. A.; Omukai, K.; Habouzit, M.; Schleicher, D. R. G.; Volonteri, M.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 823 号: 1 ページ: 40-40

    • DOI

      10.3847/0004-637x/823/1/40

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of Massive Primordial Stars: Intermittent UV Feedback with Episodic Mass Accretion2016

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa,T., Hirano,S., Kuiper,R., Yorke,H.W., Omukai,K., & Yoshida,N.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 824 号: 2 ページ: 119-119

    • DOI

      10.3847/0004-637x/824/2/119

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supermassive star formation via episodic accretion: protostellar disc instability and radiative feedback efficiency2016

    • 著者名/発表者名
      Sakurai,Y., Vorobyov,E.I., Hosokawa,T., Yoshida,N., Omukai,K., & Yorke,H.W.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 459 号: 2 ページ: 1137-1145

    • DOI

      10.1093/mnras/stw637

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Final Fates of Accreting Supermassive Stars2016

    • 著者名/発表者名
      Umeda,H., Hosokawa,T., Omukai,K., & Yoshida,N.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 834 号: 2 ページ: L34-L34

    • DOI

      10.3847/2041-8205/830/2/l34

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Role of the H2+ channel in the primordial star formation under strong radiation field and the critical intensity for the supermassive star formation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sugimura, C. M. Coppola, K. Omukai, D. Galli and F. Palla
    • 雑誌名

      MNRAS

      巻: 456 号: 1 ページ: 270-277

    • DOI

      10.1093/mnras/stv2655

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermal Instability and Multi-phase Interstellar Medium in the First Galaxies2015

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 805 号: 1 ページ: 73-73

    • DOI

      10.1088/0004-637x/805/1/73

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supernova dust formation and the grain growth in the early universe: the critical metallicity for low-mass star formation2015

    • 著者名/発表者名
      Chiaki, Gen; Marassi, Stefania; Nozawa, Takaya; Yoshida, Naoki; Schneider, Raffaella; Omukai, Kazuyuki; Limongi, Marco; Chieffi, Alessandro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 446 号: 3 ページ: 2659-2672

    • DOI

      10.1093/mnras/stu2298

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dissipation of Magnetic Fields in Star-forming Clouds with Different Metallicities2015

    • 著者名/発表者名
      Susa, Hajime; Doi, Kentaro; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 801 号: 1 ページ: 13-13

    • DOI

      10.1088/0004-637x/801/1/13

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Primordial star formation under the influence of far ultraviolet radiation: 1540 cosmological haloes and the stellar mass distribution2015

    • 著者名/発表者名
      Hirano, S., Hosokawa, T., Yoshida, N., Omukai, K., Yorke, H. W.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: Volume 448 号: 1 ページ: 568-587

    • DOI

      10.1093/mnras/stv044

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gravitational instability in protostellar discs at low metallicities2014

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Kei E. I.; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 439 号: 2 ページ: 1884-1896

    • DOI

      10.1093/mnras/stu069

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dust grain growth and the formation of the extremely primitive star SDSS J102915+1729272014

    • 著者名/発表者名
      Gen Chiaki, Raffaella Schneider, Takaya Nozawa, Kazuyuki Omukai, Marco Limongi, Naoki, Yoshida, Alessandro Chieffi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 439 号: 3 ページ: 3121-3127

    • DOI

      10.1093/mnras/stu178

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conditions for HD Cooling in the First Galaxies Revisited: Interplay between Far-Ultraviolet and Cosmic Ray Feedback in Population III Star Formation2014

    • 著者名/発表者名
      D. Nakauchi, K. Inayoshi, K. Omukai
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 442 号: 3 ページ: 2667-2679

    • DOI

      10.1093/mnras/stu1042

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Origin of the Most Iron-poor Star2014

    • 著者名/発表者名
      Marassi, S.; Chiaki, G.; Schneider, R.; Limongi, M.; Omukai, K.; Nozawa, T.; Chieffi, A.; Yoshida, N.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 794 号: 2 ページ: 100-100

    • DOI

      10.1088/0004-637x/794/2/100

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The critical radiation intensity for direct collapse black hole formation: dependence on the radiation spectral shape2014

    • 著者名/発表者名
      Sugimura, Kazuyuki; Omukai, Kazuyuki; Inoue, Akio K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 445 号: 1 ページ: 544-553

    • DOI

      10.1093/mnras/stu1778

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of an embryonic supermassive star in the first galaxy2014

    • 著者名/発表者名
      Inayoshi, Kohei; Omukai, Kazuyuki; Tasker, Elizabeth
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 445 号: 1 ページ: L109-L113

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slu151

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] One hundred first stars : Protostellar evolution and the final masses2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Hirano, Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida, Hideyuki Umeda, Kazuyuki Omukai, Gen Chiaki, Harold W. Yorke
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 781 号: 2 ページ: 60-81

    • DOI

      10.1088/0004-637x/781/2/60

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulsational instability of supergiant protostars: do they grow supermassive by accretion?2013

    • 著者名/発表者名
      Inayoshi, Kohei; Hosokawa, Takashi; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 431 号: 4 ページ: 3036-3044

    • DOI

      10.1093/mnras/stt362

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoevaporation of Circumstellar Disks Revisited: The Dust-free Case2013

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Kei E. I.; Nakamoto, Taishi; Omukai, Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 773 号: 2 ページ: 155-155

    • DOI

      10.1088/0004-637x/773/2/155

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Primordial Supermassive Stars by Rapid Mass Accretion2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hosokawa, H. W. YGrke, K. Inayoshi. K. Omukai & N. Yoshida
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 778 号: 2 ページ: 178-190

    • DOI

      10.1088/0004-637x/778/2/178

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Seed black hole formation via direct collapse2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Omukai
    • 学会等名
      Understanding the growth of the first supermassive black holes, Symposium in EWASS 2015 meeting
    • 発表場所
      University of La Laguna, Tenerife, Spain
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Supermassive star formation: embryos of SMBHs?2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Omukai
    • 学会等名
      First stars, galaxies, and black holes: Now and Then
    • 発表場所
      University of Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2015-06-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Our recent research activities on low-metallicity star formation2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Omukai
    • 学会等名
      Early Universe: Research on Plasma Astrochemistry (Europa) Second meeting
    • 発表場所
      International Space Science Institute, Bern, Swizerland
    • 年月日
      2015-03-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Star formation in the early universe2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Omukai
    • 学会等名
      Unsolved problems in astrophysics and cosmology
    • 発表場所
      Eotvos University, Budapest, Hungary
    • 年月日
      2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Supermassive star formation via direct collapse

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Omukai
    • 学会等名
      Cosmic Dawn at Ringberg
    • 発表場所
      Ringberg Castle, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 宇宙と生命の起源2 素粒子から細胞へ2014

    • 著者名/発表者名
      小久保英一郎・嶺重慎 編著 (大向一行 分担執筆)
    • 総ページ数
      240
    • 出版者
      岩波書店
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2022-02-16  

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