初期宇宙での星団形成：初代星団から球状星団まで

早期宇宙星团的形成：从最初的星团到球状星团

基本信息

批准号：
19H01934
负责人：
細川隆史
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は金属量の非常に少ない初期宇宙における星団の形成過程を主に数値シミュレーションの手法を用いて明らかにすることである。これまでの研究では、この目的に向けて研究計画に沿って以下の一連の研究を進めることができた。まず、星形成に伴う円盤分裂過程の金属量依存性について、我々の先行研究(Shima & Hosokawa 2021)と比較して、さらに10倍以上の長時間進化を追跡する一連の数値シミュレーションを実行して系統的な調査を行った(Matsukoba et al. 2022)。低金属量になるほど分裂が促進される依存性が明らかに見られ、これは観測が示す傾向とも合致することが分かった。このとき、同時に形成が進む原始星に対して、星内部構造を3次元的に分解しつつ星質量が質量降着によって増加していく様子を追跡する輻射流体計算を独自開発した計算コードを用いて遂行した(Kimura et al. 2022, submitted)。原始星誕生の段階から、星質量が太陽の10倍を超えるまで計算を続行し、これまで1次元の星の進化計算しかなかった進化段階と重複するところまで計算を伸ばした。全体的にこれまでの星の進化計算と整合的な結果が得られ、乱流のある現実的な場合は高速回転する半径の非常に大きな、膨らんだ大質量原始星が現れることを示した。さらに現在、計算を続行し、原始星周囲に円盤が徐々に現れ、そこで円盤分裂を経ながら中心原始星へ降着が進む様子の3次元計算が初めて可能になりつつある。

这项研究的目的是阐明早期宇宙中金属含量很少的星团的形成过程，主要利用数值模拟技术。在迄今为止的研究中，我们已经能够按照为此目的的研究计划进行以下一系列研究。首先，我们进行了一系列数值模拟来跟踪较长时间内的演化，这比我们之前的研究（Shima & Hosokawa 2021）长了 10 倍以上，涉及与磁盘分裂过程相关的金属含量依赖性。进行了系统的研究（Matsukoba 等人，2022）。可以清楚地看到随着金属含量降低而促进分裂的依赖性，并且发现这与观察到的趋势一致。此时，对于同时形成的原恒星，我们使用独立开发的计算代码进行辐射流体计算，对恒星的内部结构进行三维分解，并跟踪恒星质量如何因质量吸积而增加（Kimura.等人，2022 年提交）。计算从原恒星诞生阶段一直持续到恒星质量超过太阳质量的10倍，并且计算延伸到与演化阶段重叠的程度，而迄今为止只有一维恒星演化计算。完毕。总体而言，结果与之前的恒星演化计算结果一致，并表明在现实的湍流情况下，会出现半径极大、高速旋转的膨胀、大质量原恒星。此外，随着计算的继续，现在首次可以对原恒星周围圆盘的逐渐出现以及通过圆盘碎片吸积到中央原恒星的进展进行三维计算。