三次元自己重力系における密度ゆらぎの非線型成長の研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62460039
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 文隆 京都大学, 理学部, 教授 (90025370)
• 研究分担者: 中野 武宣 京都大学, 理学部, 助教授 (30027346) ; 郷田 直輝 京都大学, 理学部, 助手 (50202073) ; 観山 正見 国立天文台, 理論天文学系, 助教授 (00166191) ; 石原 秀樹 京都大学, 理学部, 助手 (80183739)
• キーワード: 密度ゆらぎ / 銀河形成 / 不安定性 / 一般相対論 / 重力波 / パルサ- / ス-パ-ノバ / 非線型系

研究概要

宇宙の諸階層での構造形成は三次元自己重力における密度ゆらぎの非線形成長と関係している。本研究ではこうした構造形成での重力の諸相を解析的及び数値的に研究した。内容は階層に応じてつぎの三つに大別される。
1.星団及び星の形成過程
回転等温ガス雲の安定性と分裂を線形解析と三次元数値実験で調べ、その特徴を明らかにした。また軸対称重力系での角運動量輸送と安定性を非線形段階まで含む分析を行なった。星形成において磁場の影響は星間雲の段階でも重要である可能性があり、電離度の計算を同時的に遂行した。
2.中性子星合体及び超新星爆発
一般相対論で時空構造の対称性の仮定なしに数値実験する準備がなされた。また、重力波源として有力な中性子星合体とそれに伴う重力波放出の三次元的計算を実行した。SN1987Aの諸現象を研究した。三次元流体コ-ドでの数値計算は、類似重力による、レ-リ-・テ-ラ-不安定による構造発生を示唆した。また爆発エジェクタ中を通過する宇宙線、γ線、X線等について、数値シミュレ-ションを行なった。さらにパルサ-活動性の研究もなされた。
3.膨張宇宙の構造
一次元自己重力系の特徴を、カタストロフィ-理論との関連で考察した。膨張宇宙での微小ゆらぎをゲ-ジ不変な型式で扱い、宇宙背景放射の異方性を様々な宇宙モデルについて計算をおこなった。スカラ-場のドメン構造、ビアンキIXモデルでのインフレ-ションを一般相対論的に扱った。

研究成果

• [文献書誌] H.Kubotani: "The Surface Wave Instability of Stratifie k Incommpressible Cylinders with Differential Rotation" Prog.Theor.Phys.82. 523-534 (1989)
• [文献書誌] Y.Kojima: "Effects of entropy distributions on non-axisymmetric unstable modes in differentially rotating tori and cylinders" Mon.Not.R.astr.Soc.238. 753-768 (1989)
• [文献書誌] T.Nakano: "Conditions for the Formation of Massive Stars through Nonspherical Accretion*" Astrophysical Journal. 345. 464-471 (1989)
• [文献書誌] T.Nakano: "Magnetic braking of the rotation of molecular could cores*" Mon.Not.R.astr.Soc.241. 495-505 (1989)
• [文献書誌] M.Honda: "Acceleration of Cosmic Rays by the Collision of Supernova Ejecta with the Circumstellar Matter Cloud" Prog.Theor.Phys.82. 315-321 (1989)
• [文献書誌] N.Gouda: "Non-Linear Growth of One-Dimensional Cosmological Density Fluctuation and Catastrophe Theory" Prog.Theor.Phys.81. 633-647 (1989)
• [文献書誌] N.Gouda: "Non-Linear Growth of Density Fluctuations in the Spherically Symmetric Expanding Unvierse and Catastrophe Theory" Prog.Theor.Phys.81. 648-661 (1989)
• [文献書誌] N.Gouda: "Evolution of Perturbations in a Baryon-Dominated Universe;Gauge-Invariatn Analysis" Astrophys.J.341. 557-574 (1989)
• [文献書誌] T.Nakano: "Contraction of rotating magnetized clouds" Mon.Not.R.astr.Soc.
• [文献書誌] S.Tadaki: "Cosmological Domain Walls Coupled to Gravity" Phys.Rev.D.
• [文献書誌] Y.Suto: "Microwave Background Anisotropies and the Primordial Spectrum of Cosmological Density Fluctuations" Astrophys.J.
• [文献書誌] H.Ishihara: "Quantum Bounce of an Uniform Dust Star in Newton Gravity" Int.J.Mod.Phys.