宇宙初期における天体形成：大規模構造から星の誕生まで

早期宇宙的天文形成：从大尺度结构到恒星的诞生

基本信息

批准号：
14J02779
负责人：
平野信吾
金额：
$ 1.39万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

第一世代星は宇宙の初期進化において重要な役割を果たすが、未だ観測されておらず理論研究が先行している。星質量は星の一生を左右する重要なパラメータであり、本研究では第一世代星の星質量を明らかにするために、標準宇宙モデルに基づく宇宙論的初期条件から星の誕生までを数値シミュレーションを用いて調べている。前年度は多数の第一世代星を取得して系統的な解析を行うことで、形成過程と星質量の典型的な性質を示した。今年度は系統的調査を拡張するため宇宙論的初期条件の見直しを行い、前年度調べた典型的な第一世代星に対して個数は少ないけれども極めて特徴的な星形成過程を確認した。得られた成果は査読論文1報・国内学会6件・国際学会2件を通して発表している。1. 宇宙論的初期条件は観測的制限のある始原的密度ゆらぎを再現するよう作られるが、第一世代星を形成する小規模ゆらぎは観測解像度以下であるため理論モデルによって補完されている。小スケールゆらぎモデルを変えた場合の宇宙論的初期条件からの第一世代星の形成過程を調べたところ、モデルによって第一世代星の形成時期と星質量が大きく変化した。これは将来観測される小スケールゆらぎがこれまで採用されていたモデルと異なると、宇宙初期の天体形成シナリオが書き換わる可能性を示唆する。2. 近年、宇宙再結合期のバリオン・ダークマター間の速度差が宇宙初期の天体形成を左右する可能性が指摘された。速度差が第一世代星形成に与える影響を宇宙論的氏みゅれーションより調べた。速度差が一定以上あるとダークマターハローへのガス収縮が妨げられて星形成が遅れ、星形成ガス雲の質量が増大する。一方でジーンズ質量は小さいままであり、ガス雲は分裂して初代星からなる星団となる。また極めて大きな速度差の元ではガス雲が大質量・高温となるまで星形成が阻害され、ガス雲全体が重力不安定となって収縮して一つの大質量星となる。

第一代恒星在宇宙的早期演变中起着重要作用，但尚未观察到它们，理论研究已经领先。恒星质量是影响恒星寿命的重要参数，在这项研究中，为了阐明第一代恒星的恒星质量，我们使用数值模拟研究了基于标准宇宙学模型的初始宇宙学条件，以实现恒星的诞生。上一年，获得大量的第一代恒星并进行系统分析显示了形成过程和恒星质量的典型特性。今年，我们回顾了扩展系统研究的宇宙学初始条件，并确认了极为独特的恒星形成过程，尽管与我们去年研究的典型第一代恒星相比，数量很小。获得的结果已通过一份同行评审的论文，六个国内和国际学术会议提出。 1。宇宙初始条件设计用于以观察性局限性再现原始密度波动，但是形成第一代恒星的小规模波动是由理论模型互补的，因为它们低于观察到的分辨率。当我们在改变小规模波动模型时从宇宙初始条件中研究第一代恒星的形成过程时，根据模型的不同，第一代恒星的形成周期和恒星质量会显着改变。这表明，如果未来观察到的小规模波动与先前采用的模型不同，则可以重写早期宇宙中的天文形成场景。 2。近年来，有人指出，宇宙重组期间巴里昂和暗物质之间的速度差异可能会影响早期宇宙中天体的形成。我们研究了速度差异对宇宙尿理论的第一代恒星的影响。如果速度差异高于一定水平，则防止气体收缩到暗物质晕，恒星形成延迟，并增加星形气体云的质量。另一方面，牛仔裤的质量仍然很小，气云分为由原始恒星组成的星形簇。此外，由于速度差异极大，恒星形成受到阻碍，直到气云达到巨大的高温为止，整个气体云变得不稳定并融入了大质量恒星。