2023 Fiscal Year Annual Research Report
恒星進化・星形成シミュレーションのシナジーで迫る恒星の自転運動の起源
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22K20377
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
高橋 亘 国立天文台, 科学研究部, 助教 (20963987)
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2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 恒星進化 / 星形成 / 角運動量輸送 / 磁気圏 / 境界層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
角運動量は恒星の進化を決定づける重要なパラメータであるが、星形成過程におけるその持ち込み方法が未解明だった。そこで本研究では、原始星への角運動量持ち込みメカニズムの解明をテーマに、原始星形成時に角運動量を引き抜く2つのプロセス：磁気的角運動量引き抜きと粘性による引き抜きに焦点をあて、これらのプロセスが大質量星の形成を説明できる可能性を探った。
本研究の目的は、２つの角運動量引き抜きプロセスのどちらが現実においてより支配的なのかを解明することである。より具体的には、形成中の恒星を特徴づける質量、角運動量、磁束の時間発展を、星形成ガス雲のパラメータの関数として定量的に記述できるモデルを構築すること、そしてそのモデルを観測的統計量と比較し検証することである。
１つ目の研究として磁気的角運動量引き抜きを取り入れた原始星降着進化モデルを開発した。このモデルではガス降着時の磁気圏と降着流の結合定数をパラメータとし、降着流が星に落下しながらも角運動量を失う過程を考慮した。その結果適切に結合定数を選択することで、観測される典型的な自転速度を広範な質量領域において同時に再現できることが明らかになった。この結果は原始星質量降着において磁気的角運動量引き抜きが重要であることを示唆している。
２つ目の研究として、降着円盤と接触した原始星降着進化モデルの開発を行った。原始星と円盤の間には「境界層」と呼ばれる領域がある。この領域を通じた粘性角運動量引き抜きの効率を決定する時間定常モデルを開発し、その結果限界自転速度の0.55倍の自転速度を境に原始星から角運動量を引き抜く解が存在することを確認した。ただし、別に開発していた円盤の時間発展を追うモデルの結果から、時間定常な仮定は実際には現実的でないことも判明した。この矛盾を解決するため、現在、時間非定常な場合にも適用可能なモデルの構築を進めている。
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