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2020 年度 実績報告書

自転・磁場をとりいれた原始星の降着進化シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 18J01296
研究機関九州大学

研究代表者

平野 信吾  九州大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
キーワード宇宙物理 / 数値シミュレーション / 星形成 / 磁気流体 / 初期宇宙
研究実績の概要

第一世代星の形成過程における磁場の役割は、初期宇宙には極めて微弱な磁場しか存在しないため、影響を及ぼさないと無視されていた。近年、第一世代星の形成過程における磁場の増幅機構が指摘されており、十分な強さへと増幅された磁場は星形成ガス雲の角運動量輸送過程に影響することで、最終的に形成される第一世代星の質量・個数に変化させるという示唆がある。
第一世代星の形成過程において増幅された磁場が星形成に及ぼす影響を調べるため、これまで調べられていなかった星形成降着段階を磁気流体シミュレーションにより調べた。今回は(1)通常の第一世代星の形成ガス雲、(2)超大質量第一世代星形成ガス雲、(3)大質量第二世代星形成ガス雲の3種類の星形成ガス雲を初期条件として設定した。シミュレーションの結果、宇宙初期の微弱な初期磁場は、星形成の早い段階で急激に増幅することが確認された。この強磁場はガス雲から角運動量を抜き取ることによって、原始星へのガス降着効率を高める。今回調べた3種類の星形成環境において、磁場が星形成過程において重要な役割を果たすことが確認できた。
本研究成果の一部は既に論文にまとめて学会誌(The Astrophysical Journal)に投稿しており、現在査読中である。残りの結果の論文化作業は現在進めている。
今年度は3本の論文を査読誌で発表した。論文[1]は前年度の研究内容をまとめたものである。論文[2-3]は本研究と関連した、宇宙論的シミュレーションの初期条件の生成手続きについて調べたものである。また国内6件・国外3件の研究発表を行った。その中でも、国内発表[3,5]・国外発表[1-3]において今年度の研究成果を報告した。さらに、前年度に受賞した研究内容の説明記事が、一般誌に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 その他

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

  • [雑誌論文] Large-scale Variation in Reionization History Caused by Baryon-Dark Matter Streaming Velocity2021

    • 著者名/発表者名
      Park Hyunbae、Shapiro Paul R.、Ahn Kyungjin、Yoshida Naoki、Hirano Shingo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 ページ: 96~107

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd7f4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Effect of Misalignment between the Rotation Axis and Magnetic Field on the Circumstellar Disk2020

    • 著者名/発表者名
      Hirano Shingo、Tsukamoto Yusuke、Basu Shantanu、Machida Masahiro N.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 ページ: 118~144

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab9f9d

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First Structure Formation under the Influence of Gas-Dark Matter Streaming Velocity and Density: Impact of the “Baryons Trace Dark Matter” Approximation2020

    • 著者名/発表者名
      Park Hyunbae、Ahn Kyungjin、Yoshida Naoki、Hirano Shingo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 900 ページ: 30~38

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba26e

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 宇宙論的シミュレーションに基づく初代星形成2021

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      令和2年度 国立天文台 CfCA ユーザーズミーティング
    • 招待講演
  • [学会発表] Supermassive Star Formation in Magnetized Atomic-cooling Gas Cloud2021

    • 著者名/発表者名
      平野信吾, 町田正博, Shantanu Basu
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
  • [学会発表] 超音速ガス流による初代星形成過程の系統的調査2021

    • 著者名/発表者名
      沈有程, 平野信吾, 梅田秀之
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
  • [学会発表] 初代星レビュー2020

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      初代星初代銀河研究会2020
    • 招待講演
  • [学会発表] 若い原始星における星周円盤・アウトフローの理論的再現2020

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      分子雲から原始星誕生までを追う~新時代の星形成モデル構築に向けて~
  • [学会発表] Supermassive Star Formation in Magnetized Atomic-cooling Gas Cloud2020

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      第33回理論懇シンポジウム「理論天文学・宇宙物理学のブレイクスルー」
  • [学会発表] Magnetic effect on the direct collapse gas cloud2020

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      Virtual Annual Meeting of the German Astronomical Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic effect on the direct collapse gas cloud2020

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      SAZERAC presents: The First Stars
    • 国際学会
  • [学会発表] Supermassive Star Formation in Magnetized Atomic-cooling Gas Cloud2020

    • 著者名/発表者名
      平野信吾
    • 学会等名
      Quasars During Reionisation
    • 国際学会
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/shirano

  • [備考] 研究者webページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/shingohirano/japanese

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公開日: 2021-12-27  

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