原始惑星系円盤の内側境界条件決定に向けた挑戦

古典的T Tauri星の多くが示している磁気圏降着についての3次元磁気流体シミュレーションを実施し、降着流と噴出流の3次元構造を調査した。また磁気圏の大きさを決める機構についても理論的に考察し、シミュレーション結果と整合的な理論式の導出に成功した。近年の高時間分解能観測によって降着率が1日よりも十分短い時間スケールで変動していることが明らかになってきたが、その起源を説明する理論モデルはこれまでなかった。それに対し本研究は、高解像度3次元シミュレーションをすることで、降着流自体に乱流由来の時間変動が加わることを示すことができた。これは円盤内や円盤上空大気で生じている乱流の広がりなどの性質を明らかにする上で重要な結果である。また我々のシミュレーションは、乱流的なプラズマ噴出流が磁気圏周りで生じていること、そしてその乱流的な流れが降着流の角運動量を効率的に引き抜いていくことを示した。磁気圏周りのプラズマ噴出流が角運動量を引き抜いていく可能性は過去の2次元軸対称モデルからも言われていたが、我々の3次元モデルは2次元モデルの期待よりも多くの角運動量が引き抜かれることを示した。その理由は2次元モデルには乱流的な噴出流が存在しないためである。つまり我々の結果は星の角運動量進化法海にとっても3次元性が本質的に重要であることを示している。また星周りのガス分布もシミュレーションで計算されていることから、その分布をもとに星の放射がどの程度掩蔽されてしまうかについても議論した。この結果は星由来のX線やUV放射がどの程度10-100auスケールの円盤に到達するかを理解する上で鍵となる。これらの成果はTakasao et al. 2022 ApJとして出版されている。

古典的T Tauri星の多くが示している磁気圏降着についての3次元磁気流体シミュレーションを実施し、降着流と噴出流の3次元構造を調査した。また磁気圏の大きさを決める機構についても理論的に考察し、シミュレーション結果と整合的な理論式の導出に成功した。近年の高時間分解能観測によって降着率が1日よりも十分短い時間スケールで変動していることが明らかになってきたが、その起源を説明する理論モデルはこれまでなかった。それに対し本研究は、高解像度3次元シミュレーションをすることで、降着流自体に乱流由来の時間変動が加わることを示すことができた。これは円盤内や円盤上空大気で生じている乱流の広がりなどの性質を明らかにする上で重要な結果である。また我々のシミュレーションは、乱流的なプラズマ噴出流が磁気圏周りで生じていること、そしてその乱流的な流れが降着流の角運動量を効率的に引き抜いていくことを示した。磁気圏周りのプラズマ噴出流が角運動量を引き抜いていく可能性は過去の2次元軸対称モデルからも言われていたが、我々の3次元モデルは2次元モデルの期待よりも多くの角運動量が引き抜かれることを示した。その理由は2次元モデルには乱流的な噴出流が存在しないためである。つまり我々の結果は星の角運動量進化法海にとっても3次元性が本質的に重要であることを示している。また星周りのガス分布もシミュレーションで計算されていることから、その分布をもとに星の放射がどの程度掩蔽されてしまうかについても議論した。この結果は星由来のX線やUV放射がどの程度10-100auスケールの円盤に到達するかを理解する上で鍵となる。これらの成果はTakasao et al. 2022 ApJとして出版されている。