初代銀河と天の川銀河における初代星質量分布の理論的構築

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本研究では、初代銀河を構成する初代星の物理的特徴を解明するため、数値シミュレーションを用いて初代星の形成過程を調べている。今年度は、初代星形成における(1)磁気効果と(2)初期宇宙の相対速度流の影響を調べた。(1)これまでの研究より、様々な物理過程を組み込んだ理論モデルが構築され、標準的な初代星の形成シナリオが提示されている。一方、磁気効果の影響は考えられてきたが、初代星形成に影響を及ぼすかは未解明のままだった。我々は3次元磁気流体シミュレーションを行い、特に原始星形成後の降着段階における磁気効果について調べた。その結果、初代星形成においては通常の星形成とは異なる磁場増幅過程が出現することが分かった。この増幅によって初代星形成において磁気効果の影響は無視できないほど強くなり、初代星の星質量分布を左右する。これは初代星形成をモデル化する際に磁気効果を無視できないことを意味する。(2)初期宇宙において、暗黒物質と通常の物質の間には相対速度差が存在し、宇宙の領域毎に異なる。暗黒物質の重力によって通常の物質が集められた領域で初代星は誕生することから、相対速度流が大きい領域ほど初代星の形成は遅れ、その星質量分布も変化することが指摘されている。今回、相対速度流による星質量分布の影響を調べるため、120モデルのパラメタサーベイシミュレーションを実施した。その結果、標準的には1つの初代星が形成するところ、宇宙全体の8.1%の領域における相対速度流の下では複数の初代星が形成することがわかった。今回調べた中では最大25の初代星が同時に形成した。今年度は査読論文3編を発表し、国内学会6件・国際学会1件にて学会発表を行った。