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盘のガスを食べて成长します。このプロセスは非常に复雑で、シミュレーションによる调査が必须です。しかし、原始星とガス円盘の「境界领域」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调べることはとても困难です。さらに、原始星が持つ强い磁场もシミュレーションを难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达する最后の瞬间は、これまで谜に包まれていました。
本研究グループは、様々な技术的工夫を重ねることで、太阳型星の原始星モデルを构筑し、大规模シミュレーションを可能にしました。その结果、原始星が原始惑星系円盘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长の様子を発见しました。さらに、原始星はガス円盘との相互作用を通じて强い磁场で覆われることで、磁场のエネルギーを使って太阳フレアのような爆発现象や高速なガス喷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现象が起きている原始星の周りでは円盘物质の大循环も起きており、特别な陨石鉱物の起源についても新たなヒントが得られました。
原始星とガス円盘の境界领域は、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、星の进化や太阳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。
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【书誌情报】
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
