A systematic study of rapidly rotating exoplanets

快速旋转系外行星的系统研究

基本信息

批准号：
16J10223
负责人：
藤澤幸太郎
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度も引き続き、惑星よりも少し質量の大きい褐色矮星の研究に取り組んだ。若い褐色矮星の系統的な観測によると、褐色矮星は少なくとも10Myr程度のタイムスケールではそれほど角運動量を失うことなく収縮しスピンアップするとされている。そこでそのような高速回転する褐色矮星のより長いタイムスケールの構造の進化計算を調べるために、恒星進化計算コード、MESAコードと回転平衡形状計算コードの両方を用いて計算した。その結果、年齢が5Myrで自転周期が8時間から16時間程度、年齢が10Myrで自転周期が5時間から7.5時間程度で回転している褐色矮星はスピンアップし、100Myrから1Gyr以内に回転で形状が保てなくなるブレイクアップ回転に到達することがわかった。さらに実際に自転が観測されている褐色矮星と理論予想を比較したところ、少なくない数の褐色矮星がブレイクアップ回転に到達しうることが明らかになった。しかし実際の褐色矮星はブレイクアップしていないため、この結果は、老齢な褐色矮星が回転によるウインドやディスクなどで角運動量を捨て去っていることを示唆しており、今後の観測でその存在が明らかになれば自転進化の理解が飛躍的に進むことが分かった。一方で、高速回転する星の構造を求めるための数値計算スキーム研究に関しても進展があった。従来、回転する星の構造を数値的に計算する時には、ニュートン法などの数値スキームが用いられていたが、ニュートン法は初期推量が解に十分に近くないと求まらないという欠点が知られていた。そこで、初期推量が解から遠くても大局的に収束する数値計算スキーム、W4法を開発し改良した。W4法を用いることで従来困難であった問題を効果的に計算することが可能となり、その応用として回転し磁場を伴っている定常降着流の計算・研究も行った。その計算結果とW4法に関する論文は、査読付き論文として出版された。

今年，我们继续对棕矮星进行研究，它们的质量比行星稍大。对年轻褐矮星的系统观测表明，褐矮星可以在至少 10 Myr 的时间尺度内收缩和旋转，而不会损失太多角动量。因此，为了研究这种快速旋转的褐矮星较长时标结构的演化计算，我们同时使用恒星演化计算代码、MESA代码和旋转平衡形状计算代码进行计算。结果，年龄为 5 Myr、自转周期约为 8 至 16 小时的褐矮星，以及年龄为 10 Myr、自转周期约为 5 至 7.5 小时的褐矮星，开始旋转并改变其形状通过在 100 Myr 的 1 Gyr 内旋转，发现旋转达到了无法维持的分解旋转。此外，通过将理论预测与实际观测到的褐矮星旋转进行比较，很明显，大量的褐矮星可以达到分裂旋转。然而，由于实际的褐矮星尚未解体，这一结果表明，古老的褐矮星由于旋转而通过风或圆盘丢弃了角动量，未来的观测将揭示这种现象的存在，事实证明，我们对旋转演化的理解将得以实现。大幅进步。另一方面，确定快速旋转恒星结构的数值计算方案研究也取得了进展。传统上，牛顿法等数值方案已用于数值计算旋转恒星的结构，但牛顿法有一个已知的缺点，即除非初始估计足够接近解，否则无法确定。因此，我们开发并改进了W4方法，这是一种即使初始猜测与解相去甚远也能全局收敛的数值计算方案。通过使用W4方法，可以有效地计算以前难以解决的问题，并且作为该方法的应用，我们还计算和研究了伴随磁场旋转的稳定吸积流。计算结果和一篇关于W4方法的论文作为同行评审论文发表。