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2019 年度 実績報告書

超高分解能3次元磁気流体シミュレーションによる大質量星形成過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05039
研究機関名古屋大学

研究代表者

井上 剛志  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90531294)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
キーワード星形成 / 分子雲 / 磁気流体
研究実績の概要

分子雲が分子雲衝突や大質量星からのフィードバックを起源とする衝撃波によって圧縮を受けた際に衝撃波圧縮層でどのように高密度分子雲フィラメント(星形成直前段階の分子雲構造)が形成されるのかについての研究を行った。手法としては3次元の等温磁気流体シミュレーションを用いた。現実に発生し得る条件の範囲で衝撃波強度や初期密度構造、初期乱流速度構造を変化させながらシミュレーションを繰り返した結果、分子雲フィラメント は以下の3つのメカニズムによって生成されることが明らかとなった。i) 衝撃波が強い場合(概ねマッハ数20以上)ではInoue & Fukui (2013)で提唱された爆縮機構によって大質量フィラメントが形成される。ii) 衝撃波が弱い場合(概ねマッハ数20以下)は分子雲に内在する乱流起源の圧縮によってフィラメントが形成される。iii) 衝撃波も乱流も弱い場合は衝撃波圧縮層が長時間かけて自己重力の作用で分裂することでフィラメントが形成される。これらの結果から、本研究課題で特に興味がある大質量星の形成過程としてはマッハ数が概ね20以上の強い衝撃波が必要であり、そのような天体現象としては分子雲衝突や巨大シェルによる分子雲の圧縮が示唆されることが明らかとなった。
さらに、大質量星団の形成を理解するために、近年観測的に注目されている中性水素ガスの高速衝突の3次元磁気流体シミュレーションを行った。その結果、中性水素ガスが概ね100km/s程度の速度で衝突すると、衝撃波圧縮層の内部に高密度分子雲が生成され、それが自己重力で即座に崩壊することで大質量星団の母体となり得るような超高密度でコンパクトな星形成分子雲が形成されることが明らかとなった。これは大質量星団の起源として、銀河間相互作用による高速ガス流の生成が重要であることを示しいている。
上記の2つの成果を公開するために現在論文を執筆中である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] JCMT BISTRO Survey: Magnetic Fields within the Hub-filament Structure in IC 51462019

    • 著者名/発表者名
      Wang Jia-Wei、Lai Shih-Ping、Eswaraiah Chakali、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 876 ページ: 42~42

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab13a2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: The Magnetic Field in the Starless Core ρ Ophiuchus C2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Junhao、Qiu Keping、Berry David、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 877 ページ: 43~43

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab0958

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: The Magnetic Field of the Barnard 1 Star-forming Region2019

    • 著者名/発表者名
      Coude Simon、Bastien Pierre、Houde Martin、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 877 ページ: 88~88

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab1b23

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An ALMA View of Molecular Filaments in the Large Magellanic Cloud. I. The Formation of High-mass Stars and Pillars in the N159E-Papillon Nebula Triggered by a Cloud?Cloud Collision2019

    • 著者名/発表者名
      Fukui Yasuo、Tokuda Kazuki、Saigo Kazuya、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 886 ページ: 14~14

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4900

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An ALMA View of Molecular Filaments in the Large Magellanic Cloud. II. An Early Stage of High-mass Star Formation Embedded at Colliding Clouds in N159W-South2019

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Kazuki、Fukui Yasuo、Harada Ryohei、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 886 ページ: 15~15

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab48ff

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Magnetic Field Amplification by Bell's Cosmic-ray Streaming Instability in Supernova Remnants2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Inoue
    • 学会等名
      Magnetic Fields in the Universe XII
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 衝撃波による分子雲フィラメントおよび大質量星団の形成2020

    • 著者名/発表者名
      井上 剛志、安部 大晟、前田 龍之介
    • 学会等名
      大質量星形成ワークショップ
  • [学会発表] 星間媒質のダイナミクスと星形成2020

    • 著者名/発表者名
      井上 剛志、安部 大晟、前田 龍之介
    • 学会等名
      国立天文台天文シミュレーションプロジェクトユーザーズミーティング
    • 招待講演
  • [学会発表] 大質量星および大質量星団形成のMHDシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      井上 剛志、安部 大晟、前田 龍之介
    • 学会等名
      Molecular gas observations toward the Local Group and the outer Milky Way
  • [学会発表] Plasma Dynamics in Interstellar Molecular Clouds2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Inoue
    • 学会等名
      9th East-asia School and Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical Plasmas
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influences of Shock Propagation on Molecular Cloud Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Inoue
    • 学会等名
      European Week of Astronomy & Space Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室webページ

    • URL

      http://www.astro-th.phys.nagoya-u.ac.jp/~inouety/research.html

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公開日: 2021-01-27  

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