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2012 年度 実施状況報告書

3次元輻射磁気自己重力流体シミュレーションによる星形成の初期条件の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23740154
研究機関青山学院大学

研究代表者

井上 剛志  青山学院大学, 理工学部, 助教 (90531294)

キーワード星形成 / 惑星形成 / 衝撃波 / 磁気流体力学 / 超音速乱流
研究概要

分子雲形成の大規模3次元磁気流体力学シミュレーションを実行し、分子雲の形成過程の詳細や形成された分子雲内部の構造、星形成機構に関する成果を得た。実行したシミュレーションの数値計算コードは前年度までに開発および改良したものであり、分子雲形成に必要な化学進化、輻射輸送、加熱冷却、熱伝導の効果を取り入れた磁気流体力学方程式を有限体積法で解くものである。シミュレーション実行の結果、以下の極めて興味深い結果を得た。1) 従来の常識とは異なり、分子雲は通常の観測では検知されない暖かい熱的不安定ガスの乱流がエネルギーを支配している。これは分子雲の低星形成率性を説明する上で極めて重要である。2) 分子雲内部で形成されるクランプは特定の統計的性質を保ちながら星形成コアへと進化する。これは典型的な星形成の初期条件が存在することを示し、今後の星形成および惑星形成分野に対して強いインパクトを与えると予想される。これらの研究成果を論文としてまとめ、査読付きの欧文誌である The Astrophysical Journal に掲載した。また、3つの国際会議でこの研究成果の発表を行い、さらに本研究の進展に直結する近接領域のシミュレーション技法の開発や基礎物理過程、観測に関する査読付き欧文論文を6本出版することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

最大の目標である星形成の初期条件解明に対して極めて重要な結論を得ることができた。また、その成果を論文にまとめて発表し、国際会議での周知活動も効果的に行うことができた。今年度の成果で得た基本シナリオは自己重力も含めた今後のシミュレーションにたいする指針や、解析モデル構築の指針にもなり引き続き行う研究に対しても極めて重要な成果となった。さらに本研究の進展に直結する近接領域のシミュレーション技法の開発や基礎物理過程、観測に関する査読付き欧文論文を6本出版することに成功した。

今後の研究の推進方策

昨年度の成果で得た結論をさらに強固なものにするために自己重力を考慮した同様のシミュレーションを引き続き行う。そのよう計算に成功すればほぼ完全な星形成の初期条件を世界で初めて得ることができる。さらに、その結果を元にして分子雲コアの自己重力崩壊シミュレーションを行い、これまでに仮定されてきた初期条件での結果と比較して星、惑星形成がどのように異なるのかについての探求を行う。

次年度の研究費の使用計画

上記シミュレーションの実行には大規模なスーパーコンピュータが必要となるが、理化学研究所の京コンピュータや国立天文台の大規模並列計算機XC30を無償利用できるユーザーに選抜されており、計算機の利用料は発生しない。必要となるのは得られたデータの解析プログラム利用料や、データ保存のハードディスクであり、それらのライセンス料や購入料金として研究費を使用する。また、国際会議、学会への参加旅費や約2本分の論文出版費が必要となる。特に1件の招待講演を含む2件の国際会議での発表がすでに確定している。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Explicit-Implicit Scheme for Relativistic Radiation Hydrodynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Hiroyuki R.; Ohsuga, Ken; Sekiguchi, Yuichiro; Inoue, Tsuyoshi; Tomida, Kengo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 764 ページ: 122-135

    • DOI

      10.1088/0004-637X/764/2/122

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An efficient dissipation mechanism of magnetic field by turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      Takamoto, Makoto; Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1505 ページ: 685-688

    • DOI

      10.1063/1.4772352

  • [雑誌論文] Cosmic-ray acceleration at young and middle-aged supernova remnants interacting with interstellar clouds2012

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki, Ryo; Inoue, Tsuyoshi; Ohira, Yutaka; Inutsuka, Shu-ichiro; Fukui, Yasuo
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1505 ページ: 233-236

    • DOI

      10.1063/1.4772240

  • [雑誌論文] Richtmyer-Meshkov-type Instability of a Current Sheet in a Relativistically Magnetized Plasma2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 760 ページ: 43-48

    • DOI

      10.1088/0004-637X/760/1/43

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Turbulent and Magnetized Molecular Clouds via Accretion Flows of H I Clouds2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 759 ページ: 35-49

    • DOI

      10.1088/0004-637X/759/1/35

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field Amplification Associated with the Richtmyer-Meshkov Instability2012

    • 著者名/発表者名
      Sano, Takayoshi; Nishihara, Katsunobu; Matsuoka, Chihiro; Inoue, Tsuyoshi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 758 ページ: 126-139

    • DOI

      10.1088/0004-637X/758/2/126

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turbulent Magnetic Field Amplification behind Strong Shock Waves in GRB and SNR2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi
    • 雑誌名

      IAU Symposium

      巻: 279 ページ: 335-336

    • DOI

      10.1017/S1743921312013221

  • [雑誌論文] Enhanced Dissipation Rate of Magnetic Field in Striped Pulsar Winds by the Effect of Turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      Takamoto, Makoto; Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 755 ページ: 76-82

    • DOI

      10.1088/0004-637X/755/1/76

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward Understanding the Origin of Turbulence in Molecular Clouds: Small Scale Structures as Units of Dynamical Multi-Phase Interstellar Medium2012

    • 著者名/発表者名
      Tachihara, Kengo; Saigo, Kazuya; Higuchi, Aya E.; Inoue, Tsuyohshi; Inutsuka, Shu-ichiro; Hackstein, Moritz; Haas, Martin; Mugrauer, Markus
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 754 ページ: 95-105

    • DOI

      10.1088/0004-637X/754/2/95

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GRB 091208B: First Detection of the Optical Polarization in Early Forward Shock Emission of a Gamma-Ray Burst Afterglow2012

    • 著者名/発表者名
      T. Uehara, K. Toma, K. S. Kawabata, S. Chiyonobu, Y. Fukazawa, Y. Ikejiri, T. Inoue, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 752 ページ: 6-11

    • DOI

      10.1088/2041-8205/752/1/L6

    • 査読あり
  • [学会発表] 星間天体現象における磁気乱流の役割2013

    • 著者名/発表者名
      井上剛志
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子雲形成シミュレーション:分子雲の形成過程と星形成の初期条件2012

    • 著者名/発表者名
      井上剛志
    • 学会等名
      第25回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      20121222-20121224
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of Massive Molecular Cloud Cores Induced by Cloud-cloud Collision2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi; Fukui, Yasuo
    • 学会等名
      Cloud Collisions and Triggered High-mass Star Formation
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      20121220-20121221
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of Massive Molecular Cloud Cores Induced by Cloud-cloud Collision2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi; Fukui, Yasuo
    • 学会等名
      Star Formation Workshop 2012
    • 発表場所
      National Astronomical Observatory of Japan
    • 年月日
      20121210-20121212
  • [学会発表] Formation of Turbulent and Magnetized Molecular Clouds2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro
    • 学会等名
      East Asia Numerical Astrophysics Meeting
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      20121029-20121102
  • [学会発表] 超新星残骸と分子雲を中心とした星間媒質のMHDダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      井上剛志
    • 学会等名
      日本SKAサイエンス会議「宇宙磁場」
    • 発表場所
      福岡割烹旅館まさご屋
    • 年月日
      20120625-20120626
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D MHD Simulation of Molecular Cloud Formation2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue, Tsuyoshi; Inutsuka, Shu-ichiro
    • 学会等名
      The Labyrinth of Star Formation
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      20120618-20120622
  • [備考] My Research

    • URL

      http://www.phys.aoyama.ac.jp/~inouety/research.html

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公開日: 2014-07-24  

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