天体表面の擾乱による恒星風駆動機構の理論的解明と、惑星形成などの諸問題への応用

天体表面扰动引起的星风驱动机制的理论阐明及其在行星形成等各类问题中的应用

基本信息

批准号：
18840009
负责人：
鈴木建
金额：
$ 1.63万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

平成18年度は、本申請課題に基づき、中小質量星の主系列段階から赤色巨星段階にいたるまでの恒星風の進化を、磁気流体計算により解明した。中小質量の主系列星は、太陽のような高温のコロナを持っていることが知られている。また、主系列を離れた星も、ある程度の段階まではX線の放射が観測されており、同じくコロナを持っていると考えられている。しかし、進化が更に進み、星の半径が大きくなると、恒星外層のコロナが消失し、非常に大きな質量放出率の冷たい恒星風が吹くようになる。このようなコロナ/恒星風境界線(X線境界線)の起源は、これまで明らかになっていない。そこで私は、平成17年度までに構築した太陽風加速の磁気流体計算コードを改良することにより、赤色巨星風のシミュレーションを行い、このコロナ/恒星風境界線の解明に取り組んだ。具体的には、恒星進化理論から見積もられる表面対流層の擾乱を、数値計算の内側境界である光球から与え、恒星の進化-ここでは半径の増大-に伴い、外層の物理状態がどのように変化するかを定量的に解析した。主系列星や進化がまださほど進んでいない準巨星では、外層には温度が100万度程度の高温コロナが定常的に存在し、そこから高速の恒星風が吹き出すことが確認された。しかしさらに進化が進み、半径が10倍程度になると、この定常コロナが消失する。これは、外層での重力弱くなるため、音速が脱出速度を超え、高温コロナを保持できなくなるためである。さらに面白いことに、外層は冷たい状態へ移行するのではなく、輻射冷却関数の熱的不安定領域の存在により、100万度近い高温層と1万度程度の低温層が共存した状態になることが判明した。このため、圧力平衡を満たすように外層中に密度差をも生じ、結果として恒星風はのっぺりとしているのではなく、多様な構造を持つことが示された。これは近年の赤色巨星風の観測を良く説明している。さらに、恒星風は主系列段階時のように表面付近から吹き出すのではなく、恒星表面の上に準静的な領域が存在し、恒星風の加速はかなり上空から開始されることが判明した。そのため、恒星風の速度-脱出速度に規定される-は表面の脱出速度よりも遅くなる。これも進化した恒星から吹き出す恒星風の傾向と一致している。なお本結果は、2007年1月に米国天文学会機関紙(Astrophysical Journal)に査読の後受理され、2007年4月に掲載された。

2006年，基于此应用，我们阐明了使用磁性液体计算的中型和中型质量恒星的主要系列阶段到红色巨星阶段的星空阶段的演变。已知中小型主要系列恒星具有高温电晕，例如太阳。此外，离开主要系列的恒星还观察到X射线辐射至一定水平，并且也被认为具有COVID-19。然而，随着进化进一步的进一步发展，恒星的半径增加，外层中的冠状病毒消失了，并且质量释放率很大的冷星风开始爆炸。到目前为止，该电晕/恒星风边界（X射线边界）的起源尚未揭示。因此，我通过改善了我到2005年建立的太阳能加速度的磁性流体计算代码来模拟红色巨型恒星风风，并致力于阐明电晕/斯特拉尔风边界。具体而言，我们提供了从光球演化理论估计的表面对流层中的干扰，这是数值计算的内部边界，并定量分析了外层的物理状态如何随星的演化而变化 - 此处，此处的增加，半径的增加。已经证实，在主要的系列恒星和半巨星中，尚未进化的高温电晕，外层的温度约为100万度，而高速恒星风吹出。但是，随着半径的进一步发展，这种稳态的电晕将消失。这是因为重力在外层中减弱，导致声音速度超过逃逸速度，从而无法维持高温电晕。更有趣的是，发现与其将外层移至寒冷状态，而是发现辐射冷却功能的热不稳定区域会导致高温层与近100万度的温度和低温层共存约10,000度。因此，在外层中发生密度差异以满足压力平衡，结果表明，星空风不是平坦的，而是具有多种结构。这解释了最近对红色巨星风的观察结果。此外，发现与主序列阶段相比，不是从表面附近吹来的恒星风，而是在恒星表面上方有一个准静态区域，而恒星风的加速度则在天空上方开了很多。因此，恒星风的速度（由逃逸速度定义）比表面的逃逸速度慢。这也与星空风的趋势相吻合。结果在2007年1月在天体物理学期刊上进行了同行审查，并于2007年4月发表。