新しい高精度シミュレーションが明らかにした星団形成の現場

新しい高精度シミュレーションが明らかにした星団形成の現場

2022年6月8日

発表概要

星は分子雲という低温で高密度の主に水素分子からなる星間ガスの中で生まれますが、多数の星が近くで同時に生まれると、星団と呼ばれる星の集まりとなります。星団は大質量星（太陽の約 8 倍以上重い星）を含むことが多く、大質量星が生まれる場所として注目されています。自らの重力によってガスが落ち込んでくるような巨大分子雲で星団や大質量星が生まれ、大質量星はやがて星の原料となる分子ガスを電離し、吹き飛ばし、星形成を終わらせます。オリオン大星雲は、このような過程が今まさに起こっている現場だと考えられています。

星団形成の様子は、近年、スーパーコンピュータを用いた数値シミュレーションによって解析が進められています。数値シミュレーションは、天体現象の時間進化を理解する上で重要な手法ですが、現在のスーパーコンピュータで行うことができる数値シミュレーションの正確さには限界があります。

東京大学大学院理学系研究科の藤井通子准教授らは、独自に開発したシミュレーション手法を用い、これまでより星の運動を正確に解いた星団形成シミュレーションを行いました。その結果、星同士の重力相互作用によって大質量星が星団の中心から外縁部へと弾き出される時に、星団中心部分に集まる密度の高い分子雲の一方に穴を開け、星団の中心から一方向に広がる電離領域が作られました。また、ガイア衛星の観測データとの比較により、オリオン大星雲の大質量星の運動が、シミュレーションから予測されるものと一致していることを示しました。

本研究は「SIRIUS」プロジェクトの一環として、国立天文台の天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイII」を用いて行われました。今後は、この新規開発コードを用いたより大規模なシミュレーションを行い、未だ形成過程の解明されていない大質量星団の形成過程を明らかにしていくことが期待されます。

この研究成果は、M. Fujii et al. “SIRIUS Project. V. Formation of off-center ionized bubbles associated with Orion Nebula Cluster”として、英国の『王立天文学会誌』に2022年6月8日付で掲載されました。

本研究は、科研費「銀河シミュレーションで探る星団起源ブラックホール連星の宇宙史（課題番号：19H01933）」、「球状星団の元素組成異常の起源の解明（課題番号：21K03614）」他（課題番号： 20K14532, 21J00153, 21K03633, 21H04499）の支援により実施されました。また、文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「宇宙の構造形成と進化から惑星表層環境変動までの統一的描像の構築」（JPMXP1020200109）および計算基礎科学連携拠点（JICFuS）の一環として実施されたものです。

シミュレーションによって描き出された形成途中の星団。青白い点は星を、赤〜緑色の領域はガスを表している。低温のガスを赤色に、高温のガスを緑色に色付けしている。（画像クレジット：藤井通子、武田隆顕、国立天文台４次元デジタル宇宙プロジェクト）

くわしくは東京大学大学院理学系研究科、神戸大学および国立天文台天文シミュレーションプロジェクト(CfCA)のプレスリリースをご覧ください。
https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2022/7926/
https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2022_06_08_01.html
https://www.cfca.nao.ac.jp/pr/20220608

掲載論文

論文誌名：

「Monthly Notices of the Royal Astronomical Society」

論文タイトル：

SIRIUS Project. V. Formation of off-center ionized bubbles associated with Orion Nebula Cluster

著者：

Michiko S. Fujii, Kohei Hattori, Long Wang, Yutaka Hirai, Jun Kumamoto, Yoshito Shimajiri, Takayuki R. Saitoh

DOI：

10.1093/mnras/stac808