磁場と回転による星間ガスの重力収縮の制御過程の研究

磁场与旋转控制星际气体引力收缩过程研究

基本信息

批准号：
04640270
负责人：
花輪知幸
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04640270/
关键词：
磁場回転重力星形成磁気流体力学

项目摘要

重力は宇宙における進化の原動力として、星・銀河・銀河団といった天体の形成を司っている。これに対して磁場や回転はガスの収縮を抑制し、天体を円盤状、棒状、渦巻状に形づくり、構造に階層性を与えていると考えられている。しかし磁場は、回転するガス雲からアルフヴェン波によって角運動量がし、結果として遠心力が弱め、ガス雲の重力収縮を促進させることもある。また回転には磁場を巻き込み、ダイナモ効果によって磁場を強める効果もある。これらの、重力・回転・磁場のダイナミクスを明らかにするため、本研究課題では磁場に貫かれたガス雲の進化を、数値シミュレーションによって調べた。得られた成果は主に以下の2点である。1.渦状銀河では磁場が強いほど星生成が活発であることを、渦状銀河のガス円盤の分裂・収縮に対する安定性解析によって明らかにした。渦状銀河のガス円盤は銀河回転のために、自己重力にによる分裂・収縮に対しては安定である。しかし、銀河磁場があると、パーカー不安定性やアルフヴェン波による角運動量の輸送を通じて、ガス円盤を分裂・収縮に対して不安定にする。ガス円盤の分裂・収縮は星生成につながるので、磁場の強い銀河ほど星生成が盛んになることが示唆される。2.細長いフィラメント状ガス雲の分裂・収縮に対する安定性を調べ、磁場や回転によって分裂の間隔や分裂片の形状が変化することを見つけた。磁場や回転のないフィラメント状ガス雲は、分裂フィラメントの直径の4倍程度の間隔で分裂し、分裂片は密度の増加に伴って球状になる。磁場や回転が強い場合は、それよりも短い間隔で分裂し、その分裂片は元のフィラメントに垂直な円盤となる。これらの成果の一部は既に雑誌に掲載または掲載決定されている。

引力是宇宙演化的驱动力，控制着恒星、星系和星系团等天体的形成。相比之下，磁场和旋转被认为可以抑制气体的收缩，将天体塑造成盘状、棒状和螺旋状，赋予它们层次结构。然而，磁场会因阿尔文波而使旋转的气体云产生角动量，从而减弱离心力并加速气体云的重力收缩。旋转还涉及磁场，并通过发电机效应具有加强磁场的效果。为了阐明重力、旋转和磁场的动力学，该研究项目利用数值模拟研究了磁场穿透的气体云的演化。得到的结果主要有以下两点。 1. 在螺旋星系中，通过对螺旋星系气盘抗碎裂和收缩的稳定性分析，我们发现磁场越强，恒星形成越活跃。由于星系旋转，螺旋星系的气体盘能够稳定地抵抗由于自身重力而导致的破碎和收缩。然而，星系磁场的存在使得气盘不稳定，无法通过帕克不稳定性和阿尔文波的角动量传输来抵抗分裂和收缩。气盘的分裂和收缩导致恒星形成，这表明磁场较强的星系更有可能产生恒星。 2.我们研究了细长丝状气体云对分裂和收缩的稳定性，发现分裂之间的间距和分裂片的形状根据磁场和旋转而变化。没有磁场或旋转的丝状气体云以大约四倍于丝直径的间隔分裂，并且碎片随着密度的增加而变成球形。如果磁场或旋转很强，细丝将以较短的间隔分裂，碎片将形成与原始细丝垂直的圆盘。其中一些结果已经发表或决定在期刊上发表。