宇宙全史にわたる大質量星形成過程の解明

• 研究課題/領域番号: 25800102
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 細川 隆史 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30413967)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 宇宙初代星 / 大質量星 / 銀河形成 / 原始星 / 宇宙初期天体 / 星間物理 / 超巨大ブラックホール / 種族III星 / 金属欠乏星 / 初代星 / 質量降着 / 電離領域 / 原始星の進化 / 降着円盤

研究成果の概要

初期宇宙に誕生する重元素を含まない所謂"宇宙初代星"の典型的質量、質量分布についての理論的研究を行った。ダークマターの大規模構造形成から始原ガス雲の形成と重力崩壊、さらにそれに引き続く原始星への質量降着過程の進化を数値シミュレーションによって追跡した。初めて初代星の質量分布が議論できるほど多数の始原ガス雲を取り扱い、それぞれについて最終的に星質量が決まるまでの一連のシミュレーションを実行した。我々の結果は、初代星の質量分布が数十から数百太陽質量に渡る広い分布を持つことを示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] NASA Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology(米国)
• [国際共同研究] Tubingen university/Max Planck Institute for Astrophyiscs(ドイツ)
• [国際共同研究] university of Vienna(オーストリア)
• [雑誌論文] Supermassive star formation via episodic accretion: protostellar disc instability and radiative feedback efficiency (2016)
  • 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 ページ: 1137-1145
  • 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 Accretion (2016)
  • 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: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The formation and destruction of molecular clouds and galactic star formation. An origin for the cloud mass function and star formation efficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Inutsuka, S., Inoue, T., Iwasaki, K., & Hosokawa, T.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 580 ページ: 49-55
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201425584
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formation of primordial supermassive stars by burst accretion (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, Y., Hosokawa, T., Yoshida, N., & Yorke, H.W.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 452 号: 1 ページ: 755-764
  • DOI: 10.1093/mnras/stv1346
  • 査読あり / 国際共著 / 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 distribution (2015)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radiation Transfer of Models of Massive Star Formation III. The Evolutionary Sequence (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yichen, Jonathan C. Tan, Takashi Hosokawa
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 788 号: 2 ページ: 166-197
  • DOI: 10.1088/0004-637x/788/2/166
  • 査読あり
• [雑誌論文] One hundred first stars : Protostellar evolution and the final masses (2014)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of Magnetic Field on the Accretion Disk around a Proto-first-star (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiromoto Yuki, Hajime Susa, Takashi Hosokawa
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 782 号: 2 ページ: 108-113
  • DOI: 10.1088/0004-637x/782/2/108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Diagnostics of Forming Massive Stars : Stellar Pulsation and Periodic Variability of Maser Sources (2013)
  • 著者名/発表者名: Inayoshi Kohei, Sugiyama Koichiro, Hosokawa Tkashi, Motogi Kazuhito, Tanaka Kei E. I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 769 号: 2 ページ: 20-25
  • DOI: 10.1088/2041-8205/769/2/l20
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Primordial Supermassive Stars by Rapid Mass Accretion (2013)
  • 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
  • 査読あり
• [学会発表] Formation of Massive Primordial Stars and Origins of SMBHs (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hosokawa
  • 学会等名: 国際スクール型研究会: High-energy Astrophysics & Astroparticle physics 2015
  • 発表場所: KEK理論センター (茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-10-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 初代星形成におけるバースト降着と間欠的UVフィードバック (2015)
  • 著者名/発表者名: 細川隆史
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 宇宙論的環境下でのDirect CollapseシナリオによるSMBHの形成可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鄭昇明
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Supermassive stars forming with episodic accretion in the early universe (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井祐也
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Streaming Velocity による宇宙初期の大質量ブラックホール形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野信吾
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Formation of Massive Primordial Stars: intermittent UV feedback with episodic mass accretion (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hosokawa
  • 学会等名: symposia ``Understanding the growth of the first supermassive black holes'' in EWASS 2015 meeting
  • 発表場所: Tenerife, Spain
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] The First Star Formation: towards understanding the mass spectrum (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hosokawa
  • 学会等名: conference ``First stars, galaxies, and black holes; Now and Then''
  • 発表場所: Groningen, Netherland
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Forming the First Stars in 3D: 電離領域形成に伴う質量降着抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細川隆史、Rolf Kuiper, 平野信吾、Harold W. Yorke, 大向一行, 吉田直紀
  • 学会等名: 天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 時間変動降着率下での超大質量星形成計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫻井裕也、細川隆史、吉田直紀
  • 学会等名: 天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 初代星形成質量降着期の３次元シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 細川隆史、Rolf Kuiper
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
• [学会発表] 始原的星形成ガス雲のnon-biasedサンプル : 種族III.2星のIMFへの寄与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平野 信吾, 細川 隆史, 吉田 直紀, 千秋 元, 梅田 秀之, 大向 一行, Harold Yorke
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
• [学会発表] 初期宇宙における始原ガス雲と巨大ブラックホール (2014)
  • 著者名/発表者名: 鄭 昇明, 平野 信吾, 細川 隆史, 吉田 直紀
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
• [学会発表] 超急速ガス降着による超大質量原始星の進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川隆史、Harold Yorke, 稲吉恒平、大向一行、吉田直紀
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 初代星形成過程の多様性：収縮時間に依存するガス雲の熱進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平野 信吾, 千秋元, 細川 隆史, 吉田 直紀, 梅田秀之, 大向 一行, Harold Yorke
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学