2流体MHDシミュレーションを用いた分子雲の物理状態の解明

使用二流体 MHD 模拟阐明分子云的物理状态

• 批准号: 21740146
• 负责人: 井上 剛志
• 金额: $ 1.25万
• 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 Young Scientists (B)
• 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-21740146/
• 关键词: 分子雲; 熱的不安定性; 超音速乱流; 超新星残骸; 2流体シミュレーション

星の形成機構を明らかにする為には、星形成の現場である分子雲の物理状態を明らかにする必要がある。分子雲は星間衝撃波が引き金となる熱的不安定性(星間ガスの暴走的冷却凝縮)によって形成されると考えられているが、形成の動的過程の詳細は十分に理解されているとは言い難い状況にある。本研究では星間ガスのダイナミクスを精密に記述することが可能な輻射による加熱・冷却過程を考慮した2流体MHDシミュレーションを用いて衝撃波後面で発生する熱的不安定性の成長と分子雲の形成過程についての研究を行つた。その結果、熱的不安定性の成長過程は衝撃波面と星間磁場の成す角度によってその性質が大きく変化することが明らかとなり、衝撃波後面で分子雲が形成される為に必要な条件を定量的に評価することに成功した。この成果によって、今後本研究をさらに発展させて分子雲の形成から星形成の開始までを一貫してシミュレーションする為の初期条件とそのシナリオが確立されたと言える。また、上記の研究と同様の計算コードを用いて、分子雲と超新星残骸が相互作用する様子をシミュレーションで追跡した。その結果、分子雲の非一様性と超新星衝撃波の相互作用は渦生成や熱的不安定性を通して分子雲内部に超音速乱流を励起することが明らかになった。超音速乱流は分子雲で必ず観測され、星形成をコントロールする程重要な性質でありながらその起源は不明であったが、本研究の成果によってその起源がほぼ明らかになったと言える。

为了阐明恒星形成的机制，有必要阐明分子云的物理状态，这是恒星形成的位置。尽管认为分子云是由热不稳定性（星际气体的跑道冷却凝结）形成的，这是由星际冲击波触发的，但形成动态过程的细节很难充分理解。在这项研究中，我们研究了冲击波后表面产生的热不稳定性的生长，并使用两个流体的MHD模拟来考虑通过辐射的加热和冷却过程的形成，从而可以精确描述星际气体的动力学。结果，据揭示了热不稳定性生长过程的特性，取决于冲击波前部和星际磁场形成的角度发生了巨大变化，我们成功地评估了冲击波后部形成分子云所必需的条件。可以说，这一结果是为未来建立了进一步发展这项研究的初始条件和方案，以模拟分子云的形成到恒星形成的开始。此外，使用类似于上述研究的计算代码，我们进行了模拟以跟踪分子云与超新星残留物之间的相互作用。结果表明，分子云的不均匀性与超新星冲击波之间的相互作用通过涡流的产生和热不稳定性激发了分子云内部的超音速湍流。在分子云中始终观察到超音速湍流，尽管它的起源非常重要，以至于它控制恒星的形成，但其起源是未知的，但可以说它的起源几乎已被揭示。