LMC中のmulti-phase ISM構造と星形成の数値流体モデルによる解明

使用计算流体模型阐明 LMC 中的多相 ISM 结构和恒星形成

• 批准号: 12021205
• 负责人: 和田 桂一
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12021205/
• 关键词: 流体力学; 星間ガス; 星形成; 数値シミュレーション

星間ガスを支配する基礎方程式を高分解能かつ高精度のスキームを用いて数値的に解くことで、銀河スケールのガスダイナミクスをpcスケールの高空間分解能で追うことができる、新しい数値流体シミュレーション手法を開発した。この数値流体モデルを用いて、大マゼラン雲の大局的及び局所的星間ガス構造と、星形成についてシミュレーションを行い、得られた数値計算データを用いて、輻射輸送計算によりHI及びCO輝線強度分布を求め、最新のHI及びCOの高精度観測データ(ATCA及びなんてんサーベイ)と比較した。その結果、観測されるHIガス、分子ガスの特徴的な空間構造、及び分子ガス雲の統計的な構造をよく再現できることがわかった。さらに、超新星によるエネルギーフィードバックは、100万度以上の高温ガス領域を一時的に形成するが、星間ガスのclump/filament構造を壊すことはできないこと、むしろ、超新星からの衝撃波によって、周囲の分子ガス雲が圧縮され、星形成が誘発されること、さらにその結果として、大質量性の寿命程度の周期の間欠的な星形成のバーストが引き起こされること、を明らかにした。また、超新星爆発の非一様な星間ガスへの力学的加熱に対する影響を定量的に調べた。以上の結果を、"Formation of Cavities,Filaments,and Clumps by the Non-linear Development of Thermal and Gravitational Instabilities in the Interstellar Medium under Stellar Energy Feedback",The Astrophysical Journal,540,797(2000)として出版した。また、筑波大学での国際会議「Physics of Galaxy Formation」で口頭発表を行った。

通过使用高分辨率和高精度方案对控制星际气体的基本方程进行数值求解，我们开发了一种新的计算流体模拟方法，可以在 PC 尺度上以高空间分辨率跟踪星系尺度的气体动力学。使用该计算流体模型，我们模拟了大麦哲伦星云中的全球和局部星际气体结构和恒星形成，利用获得的数值数据，我们通过辐射传输计算确定了 HI 和 CO 发射线强度分布，并进行了比较。 HI和CO最新高精度观测数据（ATCA和Nannan Survey）。结果发现，观测到的HI气体、分子气体的特征空间结构以及分子气体云的统计结构都可以很好地再现。此外，超新星的能量反馈虽然暂时形成了100万摄氏度以上的高温气体区域，但并不能破坏星际气体的团块/丝状结构，而是超新星的冲击波使周围的分子发生了破坏。他们发现气体云被压缩，从而引发恒星形成，这导致恒星形成的间歇性爆发，其周期与大质量天体的寿命相当。我们还定量研究了超新星爆炸对非均匀星际气体动态加热的影响。上述结果发表为“Formation of Cavities, Filaments, and Clumps by the Non-linear Development of Thermal and Gravitational Instility in the Interstellar Medium under Stellar Energy Feedback”，The Astrophysical Journal, 540, 797 (2000)。他还在筑波大学举行的“星系形成物理学”国际会议上做了口头报告。

项目成果

K.Wada: "Numerical Models of the Multi-phase ISM with Stellar Energy Feedback on a Galactic Scale"The Astrophysical Journal. 546. 172-186 (2001)

K.Wada：“银河尺度上具有恒星能量反馈的多相ISM数值模型”天体物理学杂志。

K.Wada: "Formation of Cavities, Filaments,and Clumps by the Non-linear Development of Thermal and Gravitational Instabilities in the Interstellar Medium under Stellar Energy Feedback"The Astrophysical Journal. 540. 797-807 (2000)

K.Wada：“恒星能量反馈下星际介质中热和引力不稳定性的非线性发展形成空腔、细丝和团块”《天体物理学杂志》。