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Exploration of high-energy astrophysical phenomena in star and planet formation processes

探索恒星和行星形成过程中的高能天体物理现象

基本信息

批准号：
21H04487
负责人：
富田賢吾
金额：
$ 16.39万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では星形成過程・原始惑星系円盤において、非理想磁気流体効果や化学反応において重要となる宇宙線や高エネルギー光子による電離過程を取り入れた新たなモデルを構築する。今年度は前年度に引き続いてコードの開発と星形成・原始惑星系円盤におけｒ宇宙線加速の理論モデルの構築を行った。当初、宇宙線の伝播を解く手法として運動論方程式のゼロ次モーメントのみを解く拡散近似に基づく手法を選択したが、その後検討を重ね、１次モーメントまで解く手法に光速制限法を組み合わせた手法（Jiang & Oh 2018, Armillotta et al. 2021）の方が性能及び精度の両面で有利であることからこちらの手法に切り替えて、コードの開発を進めている。我々のシミュレーション(Takasao et al. 2019)から、激しくガス降着を起こしている若い原始惑星系円盤では、星磁場と円盤磁場の磁気リコネクションにより、太陽フレアよりも何桁もエネルギーの高い原始星フレアが駆動されることが分かった。太陽ではフレアに伴って高エネルギーの宇宙線が加速されていることが知られている。そこで、太陽フレアでの宇宙線加速とそれに伴うガンマ線放射を再現するようなモデルを構築し、これを拡張して原始星フレアにおける宇宙線加速と高エネルギー放射の理論モデルを構築した。その結果、原始星フレアは原始惑星系円盤の形成と進化に影響を与えうる宇宙線源となりえることがわかった。この成果はKimura et al. 2023として出版した。また、本研究で使うAthena++コードの新しい自己重力ソルバに関する論文（Tomida & Stone 2023, ApJS）を投稿し、受理された。

In this study, the star formation process and the ionization process of non-ideal magnetic fluid in the disk of primitive star system are introduced into the structure of the ionization process of cosmic ray and high energy photon. This year's launch of the first star formation, the construction of the first star system disk, the theory of cosmic ray acceleration, was carried out. First, the cosmic ray propagation and solution method, the motion theory equation, the second time, the solution, the dispersion approximation, the basic method, the selection method, the third time, the solution method, the light speed limit method, the combination method (Jiang & Oh 2018, Armillotta et al. 2021) The performance and accuracy of the formula are favorable. We have developed a new system (Takasao et al. 2019), which is based on the theory of magnetic field, planetary magnetic field and magnetic field. The sun's rays are accelerating, and the sun's rays are accelerating. The cosmic ray acceleration of the sun and the radiation of the sun are accompanied by the reconstruction of the cosmic ray emission theory. As a result, the formation and evolution of the original star system disk are affected by the cosmic ray source. Kimura et al. 2023. This research paper (Tomida & Stone 2023, ApJS) is submitted and accepted.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

High-energy phenomena in protoplanetary disks

原行星盘中的高能现象

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koji Mori;Takeshi G. Tsuru;Tetsu Kitayama (31番目);他;Kengo Tomida
通讯作者：
Kengo Tomida

High-energy phenomena in protoplanetary disks and their impacts on dynamics and chemistry

原行星盘中的高能现象及其对动力学和化学的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ishimoto Rikako;Kashikawa Nobunari;Kashino Daichi;Ito Kei;Liang Yongming;Cai Zheng;Yoshioka Takehiro;Okoshi Katsuya;Misawa Toru;Onoue Masafusa;Takeda Yoshihiro;Uchiyama Hisakazu;Kengo Tomida
通讯作者：
Kengo Tomida

Modeling Hadronic Gamma-Ray Emissions from Solar Flares and Prospects for Detecting Nonthermal Signatures from Protostars