初期宇宙での星団形成：初代星団から球状星団まで

本研究の目的は金属量の非常に少ない初期宇宙における星団の形成過程を主に数値シミュレーションの手法を用いて明らかにすることである。これまでの研究では、この目的に向けて研究計画に沿って以下の一連の研究を進めることができた。まず、星形成に伴う円盤分裂過程の金属量依存性について、我々の先行研究(Shima & Hosokawa 2021)と比較して、さらに10倍以上の長時間進化を追跡する一連の数値シミュレーションを実行して系統的な調査を行った(Matsukoba et al. 2022)。低金属量になるほど分裂が促進される依存性が明らかに見られ、これは観測が示す傾向とも合致することが分かった。このとき、同時に形成が進む原始星に対して、星内部構造を3次元的に分解しつつ星質量が質量降着によって増加していく様子を追跡する輻射流体計算を独自開発した計算コードを用いて遂行した(Kimura et al. 2022, submitted)。原始星誕生の段階から、星質量が太陽の10倍を超えるまで計算を続行し、これまで1次元の星の進化計算しかなかった進化段階と重複するところまで計算を伸ばした。全体的にこれまでの星の進化計算と整合的な結果が得られ、乱流のある現実的な場合は高速回転する半径の非常に大きな、膨らんだ大質量原始星が現れることを示した。さらに現在、計算を続行し、原始星周囲に円盤が徐々に現れ、そこで円盤分裂を経ながら中心原始星へ降着が進む様子の3次元計算が初めて可能になりつつある。

本研究の目的は金属量の非常に少ない初期宇宙における星団の形成過程を主に数値シミュレーションの手法を用いて明らかにすることである。これまでの研究では、この目的に向けて研究計画に沿って以下の一連の研究を進めることができた。まず、星形成に伴う円盤分裂過程の金属量依存性について、我々の先行研究(Shima & Hosokawa 2021)と比較して、さらに10倍以上の長時間進化を追跡する一連の数値シミュレーションを実行して系統的な調査を行った(Matsukoba et al. 2022)。低金属量になるほど分裂が促進される依存性が明らかに見られ、これは観測が示す傾向とも合致することが分かった。このとき、同時に形成が進む原始星に対して、星内部構造を3次元的に分解しつつ星質量が質量降着によって増加していく様子を追跡する輻射流体計算を独自開発した計算コードを用いて遂行した(Kimura et al. 2022, submitted)。原始星誕生の段階から、星質量が太陽の10倍を超えるまで計算を続行し、これまで1次元の星の進化計算しかなかった進化段階と重複するところまで計算を伸ばした。全体的にこれまでの星の進化計算と整合的な結果が得られ、乱流のある現実的な場合は高速回転する半径の非常に大きな、膨らんだ大質量原始星が現れることを示した。さらに現在、計算を続行し、原始星周囲に円盤が徐々に現れ、そこで円盤分裂を経ながら中心原始星へ降着が進む様子の3次元計算が初めて可能になりつつある。