近未来大型観測装置計画を念頭に置いた種族III星形成過程と放射輝線の理論的研究

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種族III星は銀河形成初期段階において形成された天体であることから、銀河の形成過程を理解するための重要な手掛りとして理論的研究が盛んに行われてきた。近年、種族III星を始めとした宇宙初期進化に関わってくるより遠方の天体の観測を目指した次世代大型観測機器(SPICA,JWST,ALMA)の開発・建設が計画され、宇宙初期天体の観測が期待されている。しかし、実際に観測することは、種族III星形成過程が非常に暗く、その上遠方にあるためかなり難しい。そのため、観測を援護する具体的な定量的予測が要求されてくる。そこで、本研究では、次世代観測計画を念頭に置き、種族III星形成過程において特徴的な冷却源となる始原分子(水素分子、重水素分子、LiH分子)の生成過程を丁寧に追い、星形成過程において放射される始原分子輝線光度とその相対比を定量的に見積もった。その際、星形成過程を追う上で有効な近似的な力学モデルを構築し、これまでよく調べられていなかった星形成過程降着期についても熱力学的進化を追い、放射される輝線の特徴を調べた。その結果、星形成過程収縮期だけでなく降着期においても、強い始原分子輝線が放射され、更に、降着期において最大放射光度に達することが導かれた。種族III星形成過程の証拠となる始原分子輝線が強くなるのが、収縮期後期と降着期であることから、星形成過程降着期の理論的研究の重要性を指摘する結果となった。また、数値計算より得られた、始原分子輝線放射の定量的な見積もりを元に次世代観測機器によって観測可能となる種族III星形成過程の条件(星形成率や形成時期)についても議論を行った。その結果、銀河形成初期のような爆発的な星形成率を持った種族III星形成領域が赤方偏移z<10に存在したならば、日本の宇宙航空研究開発機構が打ち上げ予定の次世代赤外線天文衛星SPICAによって観測可能となってくることが導かれた。この研究成果については、Mizusawa et al.(2005)にてまとめ、Publications of the Astronomical Society of Japanにて出版されている。また、昨年12月に行われた次世代赤外線天文衛星SPICA研究会においても、上記の研究成果を発表し、始原分子輝線観測を通した種族III星形成過程の観測的検証の提案を行った。