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天体の形成、星と星団の形成

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 宇宙には惑星系から大規模構造に至る様々な階層の構造や天体がある。これらの天体は宇宙の進化と共に形成されて来た。本研究室ではこのような天体の多様性とその形成過程を物理的見地に基づいて理解するための理論的研究を行っている。研究方法としては、天体が形成される領域での個々の天体の形成過程を、重力、流体、熱輸送といった素過程に基づいて詳細に解析し、その結果から現象を背後で支配している物理的本質を抽出することによって理解するというアプローチを用いている。目標としては、いつ、どのような条件のもとでガス雲の収縮と分裂がおこるのかということと、分裂片がどのような質量降着と成長合体を経て最終的な天体に至るのかという基本的な物理過程を理解し、その結果として、どのような質量を持つどのような天体(星、2重星、多重星、星団、ブラックホールなど)がどれくらいの頻度で形成されるかという問いに答えること、つまり、天体の初期質量関数(IMF)を理論的に導出することなどを目指している。具体的には、現在の分子雲中での星と星団の形成、あるいは原始銀河雲中における星と星団の形成に関して、回転するガス雲の重力収縮による円盤形成と分裂過程、始原的組成に近いガス雲の重力収縮による変形と分裂過程、衝突するガス雲の平板状圧縮領域の分裂過程、天体活動に伴う球殻状雲の形成と分裂による星団形成過程などについて、大規模な3次元宇宙流体計算、線形解析による安定性解析、そして半解析的な考察を用いた分裂条件の導出、などを相補的に用いて調べている。また、天体形成過程を調べるために有用な高精度な粒子法的流体力学計算法の開発も行っている。