赤ちゃん星がガスを食べて成長する様子を大規模3次元シミュレーションで世界初観測

―星の誕生メカニズムと太陽系起源の解明に期待―

この研究の主な対象者
企業・研究者の方
公開日 2025年05月14日

概要

細川隆史 理学研究科准教授は、髙棹真介 大阪大学助教（現：武蔵野美術大学准教授）らと共同で、原始星の内部構造と周囲のガス円盤、さらに磁場の影響も考慮した世界初の大規模3次元シミュレーションに成功しました。これにより、原始星がどのように成長するのかについての理解が大きく進展しました。
　原始星は、周りを回転している原始惑星系円盤のガスを食べて成長します。このプロセスは非常に複雑で、シミュレーションによる調査が必須です。しかし、原始星とガス円盤の「境界領域」ではガスの密度や速度などが急激に変化するため、シミュレーションで調べることはとても困難です。さらに、原始星が持つ強い磁場もシミュレーションを難しくする大きな要因となっています。そのため、ガスが原始星の表面に到達する最後の瞬間は、これまで謎に包まれていました。
　本研究グループは、様々な技術的工夫を重ねることで、太陽型星の原始星モデルを構築し、大規模シミュレーションを可能にしました。その結果、原始星が原始惑星系円盤にスパイラル状の衝撃波を立てながらガスを取り込んでいくという、これまで知られていなかった成長の様子を発見しました。さらに、原始星はガス円盤との相互作用を通じて強い磁場で覆われることで、磁場のエネルギーを使って太陽フレアのような爆発現象や高速なガス噴出を引き起こすことも明らかになりました。このようなダイナミックな現象が起きている原始星の周りでは円盤物質の大循環も起きており、特別な隕石鉱物の起源についても新たなヒントが得られました。
　原始星とガス円盤の境界領域は、星形成の研究におけるフロンティアの一つでした。本研究により、星の進化や太陽系の起源に関する理解がさらに深まることが期待されます。
　本研究成果は、2025年5月14日に、国際学術誌「The Astrophysical Journal」にオンライン掲載されました。

研究者のコメント 「このシミュレーションに取り組み始めたのは2019年頃で、ここまで来る間に多くの困難がありました。試行錯誤を重ねながら一つずつ問題を克服し、ようやくまとまった成果を出すことができたことを嬉しく思います。試行錯誤のために計算資源を与えてくれたスパコン環境と、建設的な議論を重ねてくれた共同研究者たちは大変貴重であり、本研究に不可欠でした。深く感謝申し上げます。」（髙棹真介）

詳しい研究内容について

赤ちゃん星がガスを食べて成長する様子を大規模3次元シミュレーションで世界初観測―星の誕生メカニズムと太陽系起源の解明に期待―

研究者情報

研究者名 細川 隆史
京都大学 教育研究活動データベース

書誌情報

【DOI】
https://doi.org/10.3847/1538-4357/adc37b

【KURENAIアクセスURL】
http://hdl.handle.net/2433/294093

【書誌情報】
Shinsuke Takasao, Takashi Hosokawa, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki (2025). Connecting a Magnetized Disk to a Convective Low-mass Protostar: A Global 3D Model of Boundary Layer Accretion.The Astrophysical Journal, 985, 1, 16

関連部局

理学部・理学研究科