Disclosing the origin of cosmic dust particles by establishing the synthetic model of dust formation

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「総合的なダスト形成モデルの構築」に関して、分子形成とダスト形成を整合的に取り扱うダスト形成計算コードの作成を進めた。前年度までに、酸素よりも炭素の存在量が多い炭素過多の環境における炭素質ダストの形成を計算するダスト形成モデルを完成させたが、この計算コードでは酸素過多の環境におけるシリケイトダストの形成が考慮されていなかった。これは、ガス原子を原材料として凝縮するダスト種とSiO分子を原材料として凝縮するシリケイトダストの競合過程の取り扱いが難しいため、ダスト形成・分子形成によるガス原子・ガス分子の存在量の変化に伴うダスト形成過程の急激な変化を追跡することができなかったことによる。そこでガスの存在量に応じて、ダスト形成過程を律速するガス種であるkey speciesを状況に応じて変化するよう計算コードを改良した。これにより、酸素過多の環境でもシリケイトを含む多種のダストの形成が安定して計算できるようになった。またこの計算コードを基に、超新星放出ガスを模倣した環境でテスト計算を行い、問題なく計算が走り妥当な結果が得られた。そこで、この総合的ダスト形成計算コードを共同研究者に提供し、超新星爆発の様々なモデルにおいて計算が問題なく走るかどうかを確認している段階にある。その一方で、宇宙固体微粒子の起源を網羅的に明らかにするため、大質量星の進化末期である赤色超巨星やウォルフ-ライエ星の星風中、また銀河中心核からの銀河風中でのダスト形成も調べ上げることを目的としている。これまでの研究で、オイラー法による流体計算に基づいてダスト形成計算を行うことを検討していたが、この場合ダスト形成に必要な流体テスト粒子の密度・温度追跡が非常に難しいことがわかった。そこで、星風・銀河風の密度・温度の時間進化と整合的にダスト形成計算を実行するために、ラグランジュ法による一次元流体計算コードを開発を進めた。