星形成理論の展開

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23244027
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 犬塚 修一郎 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80270453)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 星形成 / 惑星形成 / 原始惑星系円盤 / 系外惑星 / 星間媒質 / 磁気流体力学 / 輻射流体力学 / 粒子加速

研究実績の概要

本研究の目的は，銀河系円盤部に存在する中温ガス(温度～1万K, Warm Medium)や低温ガス(温度～100K, Cold Medium)から分子雲（温度～10K）が形成され，その中の高密度領域（分子雲コア）で星が形成される過程について，第一原理に基づく首尾一貫した理論を完成させる．特に，以下の３つの「星形成の未解決問題」を解明する．（Ａ）いつどのようにして重力収縮は始まるのか？（Ｂ）どのような星周円盤が形成され進化するのか？大質量星の形成は円盤降着で理解できるのか？（Ｃ）星周円盤においてどのような巨大ガス惑星が形成され，生き残るのか？
課題（Ａ）に関しては，星形成の前段階である分子雲形成段階についての詳しい研究を継続して行った．特に，温度数千度の低密度ガスから低温高密度ガスが形成される相転移に伴い発生する乱流について詳しい解析を行った(Iwasaki & Inutsuka 2014等)．
課題（Ｂ）に関しては，現実的な輻射輸送を取り入れた原始惑星系円盤形成過程の研究を行った(Tsukamoto et al. 2014等)．また，原始惑星系円盤における永年不安定性の研究を行い，ある一定の条件のもとで円盤中に複数のリング構造が形成されることを予言し，新しい惑星形成過程の可能性を提案した(Takahashi & Inutsuka 2014)．その後ALMA電波干渉計により発見された円盤中の多数の縞々構造の研究につながっている．
課題（Ｃ）については，形成直後の原始惑星系円盤で生まれた褐色矮星やガス惑星の進化を調べるための新しい輻射輸送計算法の開発が進んだ．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

原始惑星系円盤の形成過程を詳しく調べ，過去の研究の不十分な点を明らかにした．
長期的な円盤進化に重要な磁気乱流について調べるための円盤の大局的な計算を発表できた．
永年重力不安定性により円盤上に多数の縞々構造が生まれ微惑星形成及びデブリ円盤への進化につながる可能性を示した．

今後の研究の推進方策

2014年度に発表した永年重力不安定性（Takahashi & Inutsuka 2014)とALMAにより発見されたHL-Tau等の縞々構造の関係をさらに詳しく調べ，新しい微惑星形成シナリオの可能性を探る．特に非線形進化過程を解明する．

研究成果

• [雑誌論文] Effects of radiative transfer on the structure of self-gravitating discs, their fragmentation and the evolution of the fragments (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, Y.; Takahashi, S. Z.; Machida, M. N.; Inutsuka, S.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 446 ページ: 1175-1190
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2160
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Detailed Study of Non-thermal X-Ray Properties and Interstellar Gas toward the Gamma-Ray Supernova Remnant RX J1713.7-3946 (2015)
  • 著者名/発表者名: Sano, H.; Fukuda, T.; Yoshiike, S.; Sato, J.; Horachi, H.; Kuwahara, T.; Torii, K.; Hayakawa, T.; Tanaka, T.; Matsumoto, H.; Inoue, T.; Yamazaki, R.; Inutsuka, S.; Kawamura, A.; Yamamoto, H.; Okuda, T.; Tachihara, K.; Mizuno, N.; Onishi, T.; Mizuno, A.; Acero, F.; Fukui, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 799 ページ: 175 (10pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/799/2/175
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Nonlinear Ohm's Law: Plasma Heating by Strong Electric Fields and its Effects on the Ionization Balance in Protoplanetary Disks (2015)
  • 著者名/発表者名: Okuzumi, Satoshi & Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 800 ページ: 47 (19pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/800/1/47
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MHD Simulations of Global Accretion Disks with Vertical Magnetic Fields (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeru K. Suzuki & Shu-ichiro Inutsuka
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 784 ページ: 121 (30pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/784/2/121
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-Sutained Turbulence without Dynamical Forcing: A Two-Dimensional Study of a Bistable Interstellar Medium (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazunari Iwasaki & Shu-ichiro Inutsuka
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 784 ページ: 115 (13pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/784/2/115
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the Viability of the Magnetorotational Instability in Circumplanetary Disks (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujii, Yuri I.; Okuzumi, Satoshi; Tanigawa, Takayuki; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 785 ページ: 101 (8pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/785/2/101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] N-body Simulations of Terrestrial Planet Formation under the Influence of a Hot Jupiter (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogihara, Masahiro; Kobayashi, Hiroshi; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 787 ページ: 172 (16pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/787/2/172
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ALMA Observations of a High-density Core in Taurus: Dynamical Gas Interaction at the Possible Site of a Multiple Star Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokuda, Kazuki; Onishi, Toshikazu; Saigo, Kazuya; Kawamura, Akiko; Fukui, Yasuo; Matsumoto, Tomoaki; Inutsuka, Shu-ichiro; Machida, Masahiro N.; Tomida, Kengo; Tachihara, Kengo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 789 ページ: L4 (6pages)
  • DOI: 10.1088/2041-8205/789/1/L4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atmospheric Escape by Magnetically Driven Wind from Gaseous Planets (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Yuki A.; Suzuki, Takeru K.; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 792 ページ: 18 (9pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/792/1/18
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-component Secular Gravitational Instability in a Protoplanetary Disk: A Possible Mechanism for Creating Ring-like Structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Sanemichi Z.; Inutsuka, Shu-ichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 794 ページ: 55 (7pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/794/1/55
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Statistical Analysis of SEEDS and Other High-contrast Exoplanet Surveys: Massive Planets or Low-mass Brown Dwarfs? (2014)
  • 著者名/発表者名: Brandt, Timothy D.; McElwain, Michael W.; Turner, Edwin L.他，全53名中の26番目
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 794 ページ: 159 (25pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/794/2/159
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] The Formation and Destruction of Molecular Clouds and Galactic Star Formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: Nagoya Workshop on the Interstellar Hydrogen
  • 発表場所: Nadya Park, Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Formation of Molecular Clouds and Galactic Star Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: Star Formation Across Space and Time
  • 発表場所: ESA-ESTEC, Noordwijk, Netherlands
  • 年月日: 2014-11-11 – 2014-11-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Formation and Early Evolution of Protoplanetary Disks: A Hybrid Scenario of Planet Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: German-Japanese-Meeting 2014 in Heidelberg: Disks & Exoplanets
  • 発表場所: House of Astronomy, Heidelberg (HdA) Germany
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Self-Sustained Ionization in Cool Atmosphere (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: Electrification in dusty atmospheres inside and outside the solar system
  • 発表場所: Pitlochry, Scotland
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamics of Filamentary Molecular Clouds: A Galactic View of Star Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: 12th Asia-Pacific Regional International Meeting
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2014-08-18 – 2014-08-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Formation and Evolution of Protoplanetary Disks: The Critical Effects of Non-Ideal Magnetohydrodynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: MHD, Stability, and Dissipation in Protoplanetary Disks
  • 発表場所: NBIA, Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamics of Interstellar Medium: Theory, Methodology, and Implications (2014)
  • 著者名/発表者名: Shu-ichiro Inutsuka
  • 学会等名: The 9th International Conference on Numerical Modeling of Space Plasma Flows (ASTRONUM-2014)
  • 発表場所: Long Beach, California, USA
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 犬塚修一郎の論文リスト
  • URL: http://www.ta.phys.nagoya-u.ac.jp/inutsuka/Papers/index_j.html