A systematic study of rapidly rotating exoplanets

快速旋转系外行星的系统研究

基本信息

批准号：
16J10223
负责人：
藤澤幸太郎
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度も引き続き、惑星よりも少し質量の大きい褐色矮星の研究に取り組んだ。若い褐色矮星の系統的な観測によると、褐色矮星は少なくとも10Myr程度のタイムスケールではそれほど角運動量を失うことなく収縮しスピンアップするとされている。そこでそのような高速回転する褐色矮星のより長いタイムスケールの構造の進化計算を調べるために、恒星進化計算コード、MESAコードと回転平衡形状計算コードの両方を用いて計算した。その結果、年齢が5Myrで自転周期が8時間から16時間程度、年齢が10Myrで自転周期が5時間から7.5時間程度で回転している褐色矮星はスピンアップし、100Myrから1Gyr以内に回転で形状が保てなくなるブレイクアップ回転に到達することがわかった。さらに実際に自転が観測されている褐色矮星と理論予想を比較したところ、少なくない数の褐色矮星がブレイクアップ回転に到達しうることが明らかになった。しかし実際の褐色矮星はブレイクアップしていないため、この結果は、老齢な褐色矮星が回転によるウインドやディスクなどで角運動量を捨て去っていることを示唆しており、今後の観測でその存在が明らかになれば自転進化の理解が飛躍的に進むことが分かった。一方で、高速回転する星の構造を求めるための数値計算スキーム研究に関しても進展があった。従来、回転する星の構造を数値的に計算する時には、ニュートン法などの数値スキームが用いられていたが、ニュートン法は初期推量が解に十分に近くないと求まらないという欠点が知られていた。そこで、初期推量が解から遠くても大局的に収束する数値計算スキーム、W4法を開発し改良した。W4法を用いることで従来困難であった問題を効果的に計算することが可能となり、その応用として回転し磁場を伴っている定常降着流の計算・研究も行った。その計算結果とW4法に関する論文は、査読付き論文として出版された。

今年，我们继续研究比行星略大的棕色矮人恒星。对年轻棕色矮人的系统观察结果表明，棕色矮人的合同并在至少10 Myr的时间表上旋转。因此，为了研究这种快速旋转的棕色矮人的较长时间尺度结构的进化计算，我们同时使用了恒星进化计算代码，台面代码和旋转平衡形状计算代码。结果，棕色矮星在5岁时旋转，旋转周期约为8至16小时，年龄10 MYR，旋转周期约5至7.5小时，旋转，旋转，达到100 MYR以内旋转时无法维持的断裂旋转。此外，当实际观察到的理论预测与棕色矮星恒星进行比较时，发现很少有棕色矮人可以达到破裂的旋转。但是，由于实际的棕色矮人尚未突破，因此该结果表明，老化的棕色矮人已经通过旋转风和椎间盘放弃了它们的角动量，如果它们的存在从未来的观察结果中明确了，我们可以看到对旋转进化的理解将得到极大的改善。另一方面，对数值计算方案的研究也有所进步，以确定以高速旋转的恒星结构。传统上，当数值计算旋转星的结构时，已经使用了诸如牛顿方法的数字方案，但是牛顿方法具有已知的缺点，除非初始猜测足够接近解决方案，否则无法获得它。因此，我们开发并改进了W4方法，这是一种数值计算方案，即使初始猜测远非解决方案，它也会在更广泛的情况下收敛。使用W4方法，可以有效计算过去困难的问题，作为应用程序，我们还对稳定的积聚流进行了计算和研究，并伴随着旋转的磁场。计算结果和W4方法的结果以同行评审的论文发表。