現代的な星形成理論構築に向けた、分子雲におけるフィラメント構造の進化過程の研究

研究分子云中细丝结构的演化过程，构建现代恒星形成理论

• 批准号: 22KJ1588
• 负责人: 安部 大晟
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1588/
• 关键词: 星形成; 磁気流体力学; 星形成フィラメント; 分子雲; 衝撃波

星は銀河中の水素分子からなる分子雲の高密度領域で形成される。観測によって、その高密度領域がフィラメント状であることが分かった。よって、星形成過程を理解するためにはフィラメントがどのように進化し星形成に至るかを知る必要がある。観測結果からフィラメントは線密度によらず0.1 pc の幅を持っていることがわかっている。しかしながら、高い線密度のフィラメントは自己重力が強いので細くなるという理論的示唆があり、観測結果と矛盾している。この問題は10年以上誰も解けなかった未解決問題である。本研究では現実的なフィラメント進化過程を解明しこの矛盾を解くことを目的とし、大規模磁気流体シミュレーションにより研究を行った。使用するコードはこれまでにも利用してきた自己重力入りの磁気流体コードであるAthena++を用いる。Athena++はガスと磁場が結合する枠組みである理想磁気流体力学の方程式を解くが、フィラメントのような強磁場下ではガスと磁場の結合が破れる両極性拡散が起こる。本研究では両極性拡散を取り入れた計算を行う。フィラメントの幅を 0.1 pc に保つ候補機構としてフィラメント内に駆動された乱流の動圧がある。フィラメントの進化過程ではフィラメントへのガス降着が起こっており、降着流がフィラメントにぶつかるところで「遅い磁気流体衝撃波」を立てると考えられる。遅い磁気流体衝撃波面は不安定であり、この不安定性がフィラメント内部に乱流を駆動してフィラメントの幅を保つのに必要な乱流圧を与えるかどうかをシミュレーションにより調べた。その結果、磁気流体不安定性と磁気拡散の組み合わせによって起こる、フィラメント内部に効率よく乱流を駆動できる機構を発見した。さらに観測されているような大質量フィラメントの幅を測定したところ約0.1pcであり、観測結果と整合的な結果を得た。

In the らなる Milky Way, <s:1> hydrophobic molecules らなる form in the high-density domain で of molecular clouds される. Youdaoplaceholder0 measures the state of によって and そ in the high-density domain がフィラメ がフィラメ ト ト and である とが とが. よ っ て, star formation を understand す る た め に は フ ィ ラ メ ン ト が ど の よ う に し に star formation evolution to る か を know る necessary が あ る. 観 measurement results か ら フ ィ ラ メ ン ト は linear density に よ ら ず の を picture holds 0.1 PC っ て い る こ と が わ か っ て い る. し か し な が ら, high い linear density の フ ィ ラ メ ン ト は their strong gravity が い の で fine く な る と い う theory in business が あ り, 観 test results と contradiction し て い る. Who has solved the <s:1> problem that has been in operation for more than 10 years? Youdaoplaceholder0 けな った unsolved problem である. This study で は presently be な フ ィ ラ メ ン ト evolution を interpret し こ を の contradiction solution く こ と を purpose と し, large-scale magnetic 気 fluid シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り を line っ た. Using す る コ ー ド は こ れ ま で に も using し て き た gravity themselves into a り の magnetic 気 fluid コ ー ド で あ る Athena++ を with い る. Athena++ は ガ ス が と magnetic field combined with す る 枠 group み で あ る ideal magnetic を の 気 fluid mechanics equations solution く が, フ ィ ラ メ ン ト の よ う な under strong magnetic field で は ガ ス の と magnetic field combined with が broken れ る struck polarity company, scattered が up こ る. In this study, で で and the two-polar 拡 scattering を are taken as で and placed in れた to calculate the を row う. フ ィ ラ メ ン ト の を picture 0.1 PC に protect つ alternate agency と し て フ ィ ラ メ ン ト within に 駆 dynamic さ れ た turbulence の dynamic 圧 が あ る. フ ィ ラ メ ン ト の evolution で は フ ィ ラ メ ン ト へ の ガ ス drop the が up こ っ て お り, fall the flow が フ ィ ラ メ ン ト に ぶ つ か る と こ ろ で "遅 い magnetic 気 fluid impact shock wave" を made て る と exam え ら れ る. 遅 い magnetic 気 fluid impact shock wave は unrest で あ り, こ の labile が フ ィ ラ メ ン ト internal に turbulence を 駆 dynamic し て フ ィ ラ メ ン ト の を picture confirmed つ の に necessary な turbulence 圧 を and え る か ど う か を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り adjustable べ た. そ の results, magnetic 気 fluid labile と magnetic 気 scattered み の group company, or わ せ に よ っ て up こ る, フ ィ ラ メ ン ト internal に sharper rate よ く turbulence を 駆 dynamic で き る institutions を 発 see し た. さ ら に 観 measuring さ れ て い る よ う な massive フ ィ ラ メ ン ト の picture を determination し た と こ ろ 0.1 PC で あ り, 観 measurement results と integrated な を た.

项目成果

The Effect of Shock-wave Duration on Star Formation and the Initial Condition of Massive Cluster Formation

冲击波持续时间对恒星形成的影响及大质量星团形成的初始条件

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac9e55
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Abe Daisei;Inoue Tsuyoshi;Enokiya Rei;Fukui Yasuo
• 通讯作者: Fukui Yasuo

隣接した MHD slow mode shock の安定性

相邻MHD慢模激波的稳定性

• 发表时间: 2023
• 作者: 安部大晟;井上剛志;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎

星形成フィラメンの進化過程解明に向けたMHDシミュレーション

MHD 模拟阐明恒星形成丝的演化过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 安部大晟;井上剛志;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎

大質量フィラメントの幅の維持機構

大丝宽度维持机构

• 发表时间: 2023
• 作者: 安部大晟;井上剛志;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎

分子雲における星形成フィラメントの形成と進化

分子云中恒星形成丝的形成和演化

• 发表时间: 2023
• 作者: 安部大晟;井上剛志;犬塚修一郎
• 通讯作者: 犬塚修一郎