解適合格子を用いた星形成研究の展開

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恒星は、分子雲コアとよばれる高密度なガス雲が自己重力によって収縮して誕生する。誕生する星は、母体となる分子雲コアと比較して、非常に小さい。したがって、この過程を数値シミュレーションで調べるためには、10万〜100万倍もの非常に大きなダイナミックレンジを必要とする。この大きなダイナミックレンジを実現する方法として、解適合格子法が世界的に注目されはじめている。そこで、本研究では、解適合格子法を用いた数値シミュレーションコードを新たに開発した。この数値シミュレーションコードには、星形成で重要になる自己重力のほか、星間磁場の効果を調べるために、磁気流体力学も実装した。自己重力の解法としてマルチグリッド法を用いることにより、スケーラビリティが0(N)で自己重力を高速に解くことを可能にした。また、磁気流体力学の解法には双曲型磁荷消去法を導入し、非常に磁場が強い場合にも、安定な解放を実現した。この数値シミュレーションコードの性能を評価するために、さまざまなテストを行った。その結果、磁気流体力学と自己重力の両方が2次精度を達成することを確認した。さらに、過去の代表的なテスト計算問題と同様のモデルについて比較シミュレーションを行った。その結果、本研究で開発した解適合格子シミュレーションコードは、過去の計算結果と良い整合性が得られることを確認した。これらの結果を日本天文学会欧文報告書に論文として投稿し、平成19年に掲載された。