大質量星形成 : 輻射圧を克服する質量降着メカニズムの解明

大质量恒星的形成：阐明克服辐射压力的质量吸积机制

基本信息

批准号：
09J57031
负责人：
田中圭
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J57031/
关键词：
大質量星形成理論天文学輻射流体力学計算

项目摘要

宇宙には太陽よりも遥かに重たい恒星「大質量星」が存在する。大質量星は光による強力なエネルギー放出や超新星爆発によって周りの宇宙空間の進化へ多大な影響を与える非常に重要な天体である。しかし、その重要な大質量星の形成過程には多くの謎がまだ残っている。大質量星形成過程を明らかにすることは天文学における最も重要な課題のひとつと言える。私は大質量星形成過程を明らかにするため「輻射フィードバック」に関して理論的な研究を進めた。これまでの大質量星形成に関する理論研究は、広い形成領域に注目したグローバル計算が盛んに行われてきた(Krumholz et al. 2009, Kuiper et al. 2010等)。これらの弱点として「空間解像度が低い」ことが上げられる。そこで本研究では空間解像度の高いローカル計算によって物理過程を解明することをアドバンテージとしている。特に2つの輻射フィードバック過程について研究を行った。まず1つ目のフィードバックとして「輻射圧」に関する論文を投稿論文にまとめ掲載した(Tanaka & Nakamoto 2011)。これまで大質量星形成を阻害すると考えられていた輻射圧は、降着円盤の自己遮蔽効果によって克服され、大質量星形成は阻害されないということを明らかにした。次に2つ目の「光電離」という現象に関して研究を進めている。これまで注目されていなかったフィードバック現象であるが、私の数値計算によって大質量星の形成を十分に阻害する能力があることが分かってきた。現在、この内容に関して投稿論文にまとめている。また現在は私がこれまでに構築した理論モデルを観測的に検証するため、Jonathan C. Tan准教授(フロリダ大学)のグループと協力して観測比較用のモデル構築・計算を初めている。さらに私の理論モデルは、ビックバン後の宇宙で最初に誕生した初代星の形成過程の解明にも応用可能ことが分かってきた。そこで大向一行准教授(京都大学)、細川隆史博士(ジェット推進研究所)と協力し、宇宙初期から現代にいたる星形成を理解するための一般的なモデルの構築の体勢を整えている。

宇宙中存在比太阳重得多的“大质量恒星”。大质量恒星是非常重要的天体，它们通过光和超新星爆炸释放强大的能量，对周围空间的演化产生巨大影响。然而，关于大质量恒星的重要形成过程仍然存在许多谜团。阐明大质量恒星形成的过程是天文学中最重要的挑战之一。我进行了“辐射反馈”的理论研究，以阐明大质量恒星形成的过程。到目前为止，大质量恒星形成的理论研究主要集中在广泛的形成区域的全局计算上（Krumholz et al. 2009，Kuiper et al. 2010等）。它们的弱点之一是空间分辨率低。因此，这项研究的优势在于通过高空间分辨率的局部计算来阐明物理过程。我们特别研究了两个辐射反馈过程。首先，作为反馈，我们在提交的论文中发表了与“辐射压力”相关的论文（Tanaka & Nakamoto 2011）。研究表明，以前被认为会抑制大质量恒星形成的辐射压力被吸积盘的自屏蔽效应所克服，大质量恒星的形成并未受到抑制。接下来，我们正在研究第二种现象“光离子化”。虽然这种反馈现象直到现在还没有受到太多关注，但我的数值计算表明它具有充分抑制大质量恒星形成的能力。我目前正在提交的论文中总结这些信息。此外，为了通过观察验证我迄今为止建立的理论模型，我正在与副教授 Jonathan C. Tan（佛罗里达大学）小组合作，开始建立和计算用于观察比较的模型。此外，很明显，我的理论模型可以应用于阐明大爆炸后宇宙中诞生的第一批恒星的形成过程。因此，我们正与 Kazuyuki Ohmukai 副教授（京都大学）和 Takashi Hosokawa 博士（喷气推进实验室）合作，准备构建一个通用模型，以了解从早期宇宙到现在的恒星形成。