多層格子数値シミュレーションを用いた連星系形成の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14740134
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 松本 倫明 法政大学, 人間環境学部, 助教授 (60308004)
• キーワード: 数値シュミレーション / 星形成 / 自己重力 / 数値流体力学 / 磁気流体 / アウトフロー / 星間現象 / 星間磁場

研究概要

銀河系の星の大半は連星である。連星系形成のシナリオによると、連星は誕生したときから連星である。したがって、星の母体となる分子雲コアが重力収縮の過程で、複数の高密度ガス塊に分裂し、それぞれのガス塊が原始星の段階を経て主系列星へ進化し、最終的に連星系が形成されると考えられている。
そこで、分子雲コアが重力収縮中に分裂して原始連星が形成する様子を、数値シミュレーションを用いて調べた。分子雲コアの大きさは0.1pc程度もある一方、形成する最初の星のコアの大きさは1AUしかない。このような広いダイナミックレンジをカバーするため、多層格子法を用いた。
本研究では以下の2点に注目して、連星系形成の問題を調べた。
1.先行研究の多くは、初期に非常に低温で分裂に対して不安定な分子雲コアを仮定していた。しかし、観測から示唆される分子雲コアはほぼ重力平衡状態にある。そこで、ほぼ平衡状態にある分子雲コアから出発して、分子雲コアが分裂する可能性を調べた。その結果、分子雲コアがゆっくり回転していれば、分裂することが明らかになった。さらに、分裂にはさまざまなタイプがあることが明らかになり、その中で衛星型分裂が最も主要な分裂のタイプであった。
2.つぎに、星間磁場の効果に注目した。先行研究において、星間磁場を正しく考慮して連星系形成を調べたものはなく、本研究はパイオニアである。本研究の結果、星間磁場は磁気トルクにより角運動量を輸送し、分裂を抑制する。また磁気トルクはアウトフローと呼ばれる質量放出現象を引き起こす。しかし、磁場によって分裂は完全には抑制されず、星間磁場を考慮しても、高い連星頻度を説明することができる。

研究成果

• [文献書誌] Matsumoto, T., Machida, M.N., Tomisaka, K., Hanawa, T.: "Self-gravitational collapse of a magnetized cloud cores : high resolution simulations with three-dimensional MHD nested grid"Computer Physics Communications journal. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Machida, M.N., Tomisaka, K., Matsumoto, T.: "First MHD simulation of collapse and fragmentation of magnetized molecular cloud cores"Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 348・1. L1-L5 (2004)
• [文献書誌] Matsumoto, T., Hanawa, T.: "Fragmentation of a Molecular Cloud Core versus Fragmentation of the Massive Protoplanetary Disk in the Main Accretion Phase"The Astrophysical Journal. 595・2. 913-934 (2003)