【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】18840042 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

銀河 / ダスト / 輻射輸送 / 星間ガス / 減光曲線 / 紫外線 / 数値計算 / 原子惑星系円盤

【研究成果の概要】

当初の予定どおり、銀河の化学(ダスト)・多相星間ガス進化モデルの構築を始めた。まず、銀河におけるダストの影響を全般的に調査するために、国内の専門家を集めた「銀河のダスト」研究会を2006年11月10日・11日に主催した。24名参加という適度な規模の中、大変有意義な議論を交わすことができた。2007年3月にはこの研究会の集録を発行した。
また、実効的ダスト減光曲線のモデル化も行なった。これはイタリアおよびフランスの研究協力者らとの共同研究である。星形成は分子雲などの高密度領域で起こることが知られているが、そこにはダストも豊富に存在する。したがって、誕生直後の若い星ほど大きなダスト減光を受けると予想される。このような星の年齢に依存したダスト減光を考慮し、銀河スケールの詳細な輻射輸送計算シミュレーションを行なった。結果を紫外線天文衛星GALEXによる最新の観測データと比較したところ、非常に良くデータ傾向を再現できることが分かった。この観測データは、星の年齢依存減光を考慮しない従来のモデルでは上手く説明できないことが問題であったのだが、われわれの研究によりこの問題は解決されたと考えている。この成果は2007年2月に論文として出版された。
これらの研究に加えて、輻射輸送数値計算技術の開発研究も行った。光学的厚みが100万を超えるような原始惑星系円盤の温度・密度構造を精密に決定するためには、高度な輻射輸送数値計算技術が要求され、このような計算を実行可能な研究グループは世界に2,3しか無い。東京工業大学の研究協力者と共同で数値計算コード開発を行い、基本的な部分は完成した。現在コードの応用例として、原始惑星系円盤の氷の存在領域についての研究を行なっている。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】2,120千円 (直接経費: 2,120千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】16204012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

数値計算 / 輻射輸送 / 星間ガス / 活動銀河核 / 原始銀河

【研究成果の概要】

活動銀河核(AGN)周囲のトーラス状分子ガスは、銀河中心の強い活動性を診断する実験場と捉えることができる。銀河中心からの高エネルギー輻射(X線や紫外線)は分子トーラスの科学組成に強く影響を与え、局所的にX線/紫外線支配領域を形成する。化学組成は分子輝線強度比に反映されるので、ミリ波・サブミリ波分子輝線強度比の測定から銀河中心部の活動性を診断する手法が提案されていきた。我々は、現実的な分子トーラスの流体シミュレーションモデルを用いて、3次元非局所的熱平衡(non-LTE)輻射輸送計算を行い、代表的な高密度分子ガストレーサーであるHCN・HCO+分子の回転輝線を調べた。分子トーラス内部の非一様ガス分布を反映しHCN・HCO+輝線分布強度も著しい非一様性を示す。このように複雑な構造を持つ分子トーラスでは、分子輝線強度比は、分子トーラスの熱的構造を反映した複雑な励起状態分布で決定される。輻射輸送計算結果の詳細な準位解析により、密度が臨界密度に近い揚合におこる反転準位による増幅が密度と輝線強度の結び付きを難しくすること、また一部の銀河で見られるようなHCN/HCO+比が2以上の輝線比を実現するためには、分子組成比に10倍以上差がある必要性を示した。
この他、ファーストコア段階の観測的性質に関して連続波、輝線の輻射過程を詳細に解析した。ファーストコアからの輻射の大部分は降着衝撃波後面の非常に薄い層で生成され、輝線輻射は主に水(H_2O)の中間赤外域で、連続波はテラヘルツ領域で放射されることがわかった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】08740168 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

流体力学 / 輻射輸送 / 数値計算

【研究成果の概要】

2次元軸対称および3次元の流れを計算できる,多次元輻射流体力学計算コードの開発を行った.本研究で確立を目指した計算法は従来行われていた近似法とは全く異なり,光学的に厚い状況から薄い状況まで,均一のアルゴリズムで計算することが出来る計算法である.従って星・惑星系形成問題のように,初期には全領域で光学的に薄い状況ながら後期には一部で光学的に厚くなり一部は光学的に薄いままであるような問題を計算するのに,最も適した計算法である.
本奨励研究に支援された今年度の研究では,計算法の骨格部分のコーディング及び試験,ベクトル並列型大型計算機および超並列型大型計算機への実装および試験,などが行われた.これらのコーディングと試験の結果,本計算法は当初の予想通り,光学的厚さに関して広い状況にわたって精度の良い結果を与えることが確認できた.
一方,本計算法は非常に多くの計算量とメモリを消費する.これらを低減することが,実際の計算を大量に行う際には必要となってくるため,計算コードの効率化にも取り組んだ.その結果,計算法の中で最も計算量を必要とする部分については,ベクトル並列型大型計算機,超並列型大型計算機それぞれに対して,非常に効率の良い計算アルゴリズムを発見することが出来た.今後は他の部分についても効率化を図っていく予定である.
計算コードはほぼ完成しつつある段階であるが,それを科学的問題に応用した計算は,残念ながらまだなされていない.しかし,本計算コードを応用して計算できる興味深い問題は,星・惑星系形成問題に限らず,種々の分野に渡って数多くあることも明らかになってきた.今後はそういった問題に積極的に挑戦していきたいと考えている.

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1996

【配分額】900千円 (直接経費: 900千円)