星形成領域の分子雲コアの分裂,進化の理論的研究

恒星形成区分子云核分裂与演化的理论研究

基本信息

批准号：
06209201
负责人：
花見仁史
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06209201/
关键词：
自己動乱流分子雲星形成高精度TVD法

项目摘要

分子雲コアの間欠性の起源にせまるために、解析的手法と数値シミュレーションの両面から分子雲を自己重力乱流系としてモデル化して、その構造、動力学の進化を追った。これまでの研究で自己重力乱流系は圧力の効果が無視できる場合は3次元バ-ガス乱流系で近似できる事が分かった。従って、まず、解析的アプローチとして、この3次元バ-ガス乱流系の統計理論を立て、その間欠性の定量化を行った。基本的定式化に基づいた基本的結果をまとめている。さらに、数値シミュレーションのアプローチとしては、すでに3次元自己重力圧縮性流体TVDコードを開発した。これを用いて直接的にこの自己重力乱流系を調べた。このとき、上述した解析モデルとの比較をするためには、同じガウス分布に従う初期条件を設定しなければならない。同時に、重力不安定性による構造形成、つまりコア形成が伴うので、数値シミュレーションでは計算領域の中心で最も顕緒なコアが形成する様に制限された初期データを設定する必要がある。このために、任意のパワースペクトルのもとでの制限条件つき3次元ガウス揺らぎのデータを生成させるプログラムを開発した。これは、分子動力学などの焼きなまし法と酷似しているものである。この初期データから計算実行し、間欠的微細構造の形成、発展を追うための5次精度TVDスキームを開発した。また、現在、スーパーコンピュータを用いても、100^3、または200^3程度の格子数が限界である。この限界を超えるため、並列処理の模索は必須である。従って、我々のコードの並列化も進めた。この自己重力乱流系のモデルでの構造の進化をおさえておくことにより、最近、観測の蓄積からも裏づけられてきた化学進化と比較することが可能な段階に近付いた。それによりどこまでこの単純なモデル系でコア形成などの分子雲の記述ができるかを評価できるようになった。このモデル系は星の活動性などの不確定の多い部分を除いた単純化された系であるが、自己重力、非線形性を含んているので、大局的モデルとして分子雲の性質を反映していることが明らかになった。

为了探究分子云核心间歇性的起源，我们使用分析方法和数值模拟将分子云建模为自重力湍流系统，并跟踪其结构和动力学的演化。前期研究表明，在忽略压力影响的情况下，自重力湍流系统可以用三维袋气体湍流系统来近似。因此，首先作为一种分析方法，我们建立了这种三维袋气体湍流系统的统计理论并量化了其间歇性。总结了基于基本公式的基本结果。此外，作为一种数值模拟方法，我们已经开发了三维自重力可压缩流体TVD代码。利用这个，我们直接研究了这个自重力湍流系统。此时，为了与上述解析模型进行比较，需要设定遵循相同高斯分布的初始条件。同时，还涉及到由于重力不稳定而形成的结构，即核心的形成，因此在数值模拟中需要设置受限制的初始数据，使得最明显的核心形成在计算区域的中心。为此，我们开发了一个程序，可以在任意功率谱下生成具有约束条件的三维高斯波动数据。这与分子动力学等退火方法非常相似。利用这些初始数据，我们进行了计算并开发了五阶精度 TVD 方案来跟踪间歇性微结构的形成和演化。此外，即使使用超级计算机，网格的数量目前也仅限于大约100^3或200^3。为了克服这一限制，探索并行处理势在必行。因此，我们也并行化了我们的代码。通过跟踪这种自重力湍流系统模型中的结构演化，我们最近已经达到了可以将其与化学演化进行比较的阶段，而化学演化已经得到了累积观测的支持。这使得评估这个简单模型系统描述分子云（例如核心形成）的程度成为可能。这个模型系统是一个简化的系统，排除了恒星活动等不确定性，但也包含了自引力和非线性，因此它可以作为反映分子云性质的全局模型。