多様な爆発現象を用いた初期宇宙における星形成と巨大ブラックホールの起源の解明

まず超新星爆発や銀河形成に伴い発生する衝撃波による圧縮を受けた低金属度ガスの熱進化を計算した. そして太陽質量以下の星が形成される条件を調べた．ガスの冷却は初め等圧的に進み，やがて十分冷却が進んだ層で重力的な不安定性により分裂片が形成する．その後分裂片は自己重力的に収縮を進めていく．ダストの存在が熱進化や分裂片質量に大きな影響を与えることがわかった．実際，ダストが存在しない場合，衝撃波圧縮により形成される分裂片質量は，いくら金属度が高くなっても10太陽質量を下回ることはない. 一方ダストが存在する場合，ダストの冷却に起因したガスの再分裂が期待されるため，ガス金属度が十万分の一太陽金属度であっても，太陽質量以下の分裂片が形成されることがわかった．次に低金属度ガスの電離度と磁気散逸率を計算した. 磁場は, 磁気制動や磁気アウトフローの駆動を通して連星形成に大きな役割を果たす. 磁場とガスの結合は電離度に依存するので, 磁場を考えるときには電離度を正しく計算する必要がある. 先行研究では, 全ての逆反応を考えなかったので, 高密度で電離度が不連続になる. またアルカリ金属をMgとしてひとまとめに扱っている. 本研究では, 全ての化学反応に対して逆反応を考慮したり, アルカリ金属を個別に扱ったりした化学ネットワークを新たに構築し, 低金属度ガスの電離度計算を行った. 先行研究の結果の比較を行い, 1e16 cm-3よりも高密度では電離度が100-1000倍以上大きくなることがわかった. これは1e16 cm-3付近でダストが蒸発した後にアルカリ金属の電離が進むためである. 電離度の結果をもとに磁気散逸の条件を考えた. 始原ガスでは磁気散逸は起こらないが, 金属が微量でも存在するガスでは1e13-1e16 cm-3でオーム散逸により磁場が散逸することがわかった.

まず超新星爆発や銀河形成に伴い発生する衝撃波による圧縮を受けた低金属度ガスの熱進化を計算した. そして太陽質量以下の星が形成される条件を調べた．ガスの冷却は初め等圧的に進み，やがて十分冷却が進んだ層で重力的な不安定性により分裂片が形成する．その後分裂片は自己重力的に収縮を進めていく．ダストの存在が熱進化や分裂片質量に大きな影響を与えることがわかった．実際，ダストが存在しない場合，衝撃波圧縮により形成される分裂片質量は，いくら金属度が高くなっても10太陽質量を下回ることはない. 一方ダストが存在する場合，ダストの冷却に起因したガスの再分裂が期待されるため，ガス金属度が十万分の一太陽金属度であっても，太陽質量以下の分裂片が形成されることがわかった．次に低金属度ガスの電離度と磁気散逸率を計算した. 磁場は, 磁気制動や磁気アウトフローの駆動を通して連星形成に大きな役割を果たす. 磁場とガスの結合は電離度に依存するので, 磁場を考えるときには電離度を正しく計算する必要がある. 先行研究では, 全ての逆反応を考えなかったので, 高密度で電離度が不連続になる. またアルカリ金属をMgとしてひとまとめに扱っている. 本研究では, 全ての化学反応に対して逆反応を考慮したり, アルカリ金属を個別に扱ったりした化学ネットワークを新たに構築し, 低金属度ガスの電離度計算を行った. 先行研究の結果の比較を行い, 1e16 cm-3よりも高密度では電離度が100-1000倍以上大きくなることがわかった. これは1e16 cm-3付近でダストが蒸発した後にアルカリ金属の電離が進むためである. 電離度の結果をもとに磁気散逸の条件を考えた. 始原ガスでは磁気散逸は起こらないが, 金属が微量でも存在するガスでは1e13-1e16 cm-3でオーム散逸により磁場が散逸することがわかった.