2017 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of the origin of the initial mass function using multi-scale simulations
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16H05998
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
富田 賢吾 大阪大学, 理学研究科, 助教 (70772367)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 星形成 / 計算物理学 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の研究では星形成過程の舞台である分子雲の形成過程を磁気流体シミュレーションを用いて調べた。分子雲は銀河内での渦状腕や超新星爆発による圧縮とそれに伴う熱的不安定性によって形成されると考えられている。今年度は圧縮の方向と大局的な磁場の方向及び強度の関係について系統的なサーベイを行い、分子雲の形成効率と磁場の関係について調べた。その結果磁場と圧縮の間の角度によって分子雲内部の構造が異なり、その結果圧縮方向と磁場のなす角度が比較的小さい場合に最も効率よく分子雲が形成されることを示した。またこの振る舞いについて解析的モデルを構築し、その振る舞いを簡単な力学的なバランスを考えることで理解できることを示した。これはPlanck衛星や電波望遠鏡によって観測されている分子雲と磁場の関係を説明しうる理論モデルであり、現在このシミュレーションから後処理で輻射輸送計算を行い磁場による偏光観測をモデル化し、理論と観測との比較を進めている。また同時に、より分子雲の長時間進化および小スケールの分子雲コアの性質を調べるために自己重力の効果を実装した高解像度シミュレーションを現在進めている。この計算結果が得られれば個々の星形成過程の初期条件である分子雲コアの質量や回転、磁場の統計的分布が得られ、星形成過程の多様性と普遍性の理解に繋がると期待される。
本研究では米国Princeton大学を中心として国際協力で開発している公開磁気流体シミュレーションコードAthena++を用いており、研究代表者は開発に中心的人物として参加している。本研究で開発したコードはPrinceton大学のWebサイトで公開すると共に、研究代表者のWebサイトで日本語によるドキュメントとサポートも提供している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り分子雲スケールの星形成過程の研究を進めており、より小スケールへの研究も進展しつつある。おおむね順調に研究が進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
自己重力を含む分子雲形成過程の高解像度シミュレーションを継続し、その結果の解析を行う。このシミュレーションにより個々の星形成過程の初期条件であると考えられている分子雲コアの質量・回転・磁場等の統計的分布が得られる。これらは個々の星形成過程を特徴づける重要な量であり、より小スケールの星形成過程の初期条件となる。この結果を既存の電波望遠鏡等による観測と比較することでシミュレーションの妥当性を検証し、これらの物理量の分布の物理的起源を明らかにすることを目指す。
更に余裕があれば現在開発している解適合細分化格子に対応した自己重力ソルバを用い、個々の分子雲コアの崩壊過程を分解しより小スケールの星・円盤形成過程へとシミュレーションを進めることも検討している。
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Research Products
(11 results)
