2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study on low-metallicity star formation in the early universe
| Project/Area Number |
25287040
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
大向 一行 東北大学, 理学研究科, 教授 (70390622)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 低金属度星 / 宇宙初代星 / 星形成 / 巨大ブラックホール |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
（１）宇宙初代星の形成について：初代星の原始星の降着進化過程を３次元輻射数値流体計算により解析した。その結果、最終的に形成される星の質量は以前実行した２次元計算の結果と大きく変わらず、数１０から数１００太陽質量程度であることが分かった。一方、星周円盤の分裂は形成される星の質量を下げるとこれまで思われていたが、実際にはそれによって引き起こされる間欠的なガス降着は原始星からの輻射フィードバックを弱める効果があり、最終的な星の質量を大きくする場合もあることが分かった。
また、回転している原始星へのガス降着の際に、星から輻射が大きくなって、星表面で遠心力と輻射力の合計が重力と等しくなる状況が起こりえるが、その後、ガスの降着は可能かどうかを、星周円盤の構造を計算することにより調べた。その結果、円盤内縁部では輻射力の為、ガスの落下が十分ゆっくりとなり、角運動量が外部へ輸送される結果、降着流は星へ角運動量を持ち込まず、降着は継続可能であることが分かった。
これ以外にも銀河系サイズの銀河の形成過程に関する準解析的モデルを用いて、現在の銀河系ハロー中の低金属度星の重元素分布からゼロメタル星の初期質量関数へ制限を議論し、数１００太陽質量の大質量星の割合はそれほど多くないことを見出した。
（２）超大質量星の形成について：宇宙初期に太陽の10万倍を超える超大質量星が形成される可能性に関して、幾つかの過程を理論的に調べた。まず材料ガス中にダスト粒子が存在する場合に関して、３次元流体計算を用いて解析した。その結果、現在の銀河系に比べて、ダストが１万分の１以上存在すると、ダスト冷却の影響でガス雲が分裂してしまい、大質量にならないことが示唆された。超大質量原始星の降着進化を調べ、それがブラックホールへと重力崩壊する際の最終質量を降着率の関数として与えた。現実的な降着率の範囲では、数１０万太陽質量程度となった。
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
