原始星収縮
原始星・円盤・アウトフロー
松本倫明（法政大学）

千葉大学大学院理学研究科 計算物理学III

星形成のステージ
分子雲コア

原始星

105yr

1010yr
出典：Magnus Vilhelm Persson

104yr

107yr
Weak line T-Tauri star

105yr

106yr
Classical T-Tauri star2

星形成の始動

分子雲コア → Class 0

https://www.youtube.com/watch?v=MLHLYDmz6J8

再掲

Matsumoto+ 2017 4

アウトフローもあるよMatsumoto+ 2017 5

sha1_base64="KgIp4ZEtvaU2d0/dpOKTmSiuLoI=">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</latexit>

ファーストコア
降着衝撃波<latexit

⇢/

2

落下速度

r

密度
密度

6

半径
半径

断熱コア形成後（質量降着期）
Accretion
等温収縮（暴走収縮期）
Collapse

Larson 1969

doi:10.1093/mnras/145.3.271

分子雲コア → Class 0

セカンドコア（原始星）
降着衝撃波

平行移動！？

自己相似解の沼

時刻(1013秒単位）

初期条件

分子雲コア−５

ファーストコア−2
分子雲コアから原始星の形成
スケールの比較セカンドコア（原始星）
7等温収縮の性質
高密度部分が小さくなる<latexit sha1_base64="dvVsS440uUpF6xB1V1B59CRqkHk=">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</latexit>

J =

✓

⇡c2s
G⇢

◆1/2

暴走的に収縮する（密度が高いほど速く収縮）<latexit sha1_base64="V3qH8Amg1uj5hDvrw+Zgy2ZBFNk=">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</latexit>

t↵ =

✓

3⇡
32G⇢

◆1/2

分子雲コアの質量（1M⦿）>> ファーストコアの質量（0.001M⦿）>> 原始星の質量（質量降着期のはじめ）<latexit sha1_base64="mErHPAp+qkQgUznuV9W9GMjP/Jk=">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</latexit>⇡ 5/2 c3s
MJ =6G3/2 ⇢1/2
8

分子雲コア→Class 0 （輻射流体計算）
セカンドコア（原始星）

ファーストコア
温度

密度

セカンドコア（原始星）

落下速度

ファーストコア

累積質量
Masunaga & Inutsuka (2000)
doi:10.1086/308439

輻射流体1次元球対称計算

9分子雲コア→Class 0 （輻射流体計算）<latexit sha1_base64="qNLRLBf1HMNaXTdygLJ/iO5snVw=">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</latexit>

温度

単原子分子断熱

= 5/3

解離吸熱
2原子分子断熱

等温
圧縮熱＝輻射冷却<latexit sha1_base64="wIMTVnK2/7UkLJM78596KDqvfSY=">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</latexit>

=1

分子雲コア

<latexit sha1_base64="RMdiQCAoaGuvGP25UfPQnFdI57E=">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</latexit>p = ⇢

中心密度n(H2 ) = 2 ⇥ 1010 cm 3

原始星<latexit sha1_base64="vIZPKQb1Kh69hmd4tnfzh6SXT78=">AAACmHichVHLShxBFD12NOqocUw2optGUQyY4fYoRgKBQRcxOx0dFRwdujulFvaL7poBbRqyzg+EkFWEEII7fyALN/oBLgR/QFwquHHhnZ6RkEjiLarq1Kl7bp2qsgJHRororEV70tr2tL2jM9PV3fOsN9v3fDnyq6EtSrbv+OGqZUbCkZ4oKakcsRqEwnQtR6xYO7P1/ZWaCCPpe0tqNxDrrrnlyU1pm4qpSnbCGyu7ptoO3Xiukk9e6m/1fFlJV0S6QRuxQUl5/D7BdjfiVxNJUskOU47S0B8CowmGC/17550fD2fm/ewPlPEBPmxU4ULAg2LswETEbQ0GCAFz64iZCxnJdF8gQYa1Vc4SnGEyu8PjFq/WmqzH63rNKFXbfIrDPWSljhE6pZ90Rcd0QBd0+89acVqj7mWXZ6uhFUGl91P/4s2jKpdnhe3fqv96VtjEdOpVsvcgZeq3sBv62t7nq8U3xZF4lPbpkv1/ozM64ht4tWv7+4IofkWGP8D4+7kfguV8zpjKTS7wT0yjER0YxBDG+L1fo4A5zKPE537BLxzjRBvQCto77X0jVWtpal7gj9CKd8kFn5E=</latexit>

Masunaga & Inutsuka (2000)
doi:10.1086/308439

輻射流体1次元球対称計算

10Collapse vs accretion
Jeans 質量c3s
MJ / 1/2⇢<latexit sha1_base64="N6UMQBNvDUqIQJRbfgDW3k0aWWk=">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</latexit>p = ⇢
dp
2
cs =
= ⇢
d⇢

等温収縮期

γ < 4/3
MJ は ρ の減少関数
Collapse<latexit sha1_base64="Jn/9DgjYYEGz7+nHmpAoCH6T8kw=">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</latexit><latexit sha1_base64="qGhYxaLH2miaT9UliC178C/1W9k=">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</latexit>

/ ⇢(3

4)/2

周りを置いて自分だけ収縮する（資本主義）

質量降着期

γ > 4/3
MJ は ρ の増加関数
Accretion

ファーストコア形成前後で、物理が切り替わる

質量が増えて（降着して）
密度が増える（共産主義）
11余談

事例
ファーストコア探し
分子雲コア MC27
Tokuda+ 2014
doi:10.1088/2041-8205/789/1/L4
Matsumoto+ 2015 doi:10.1093/mnrasl/slv031
12

星の誕生のミッシングリンク
ファーストコア
1000年
分子雲コア 10万年
原始星 10万年?
未発見
13分子雲コア MC27( or L1521F)

ü 中心集中したコンパクトなコア。
ü この中にファーストコアが埋まっているかもしれない。

Onishi+ 99

14

ALMA望遠鏡

総事業費1000億円
国際協力（米欧日）
15

分子雲コア中心部にアーク構造 （ALMA Cycle0)
これは何？これを再現したい
Tokuda et al. (2014)

原始星 MMS-1

アーク構造 2000 AU

ガス塊 MMS-3
ファーストコア候補天体

ガス塊 MMS-2
ファーストコア候補天体
背景： Spitzer
緑： ダスト
赤： HCO+ (J=3-2)
16

スーパーコンピュータ ATERUI@国立天文台水沢キャンパス17

モデルと方法

Matsumoto+ 15• 無限に長いフィラメント

速度 |v|◦ 平衡状態◦ 圧力と重力がバランス• マッハ１の等方乱流• バロトロピック状態方程式 P = c2s ⇢ + ⇢7/5

等密度面• 磁場は無視• 周期境界条件• コード： SFUMATO◦ AMR法◦ シンク粒子法

T = 10 K
R0 = 0.05 pc

(

4

x
ma

.
1
=

c)
p
56

n0 = 3.79 ⇥ 104 cm 3
18

19

AMR シミュレーション：分子雲→多重星
19

0.6

20

log column density (cm-2)
21
22

t = 6.90213E+05 yr, step = 214000
tp = 1.76021E+04 yr

23

21.0

log column density (cm-2)
22.0
22.5
23.0

21.5

t = 6.90213E+05 yr, step = 214000
tp = 1.76021E+04 yr

(a)

0.4

24.0
Matsumoto+
15

23.5

(b)

0.10

z (pc)分子雲

z (pc)

0.2
0.0

分子雲コア

0.05

-0.2
-0.4
-0.6

0.00

0.1 pc-0.6
22.5

0.05 pc-0.4log column-0.2 density
0.0
0.2 -2) 0.4(cm
x (pc)
23.0
23.5
24.0

1000 t = 6.90213E+05 yr, step = 214000
tp = 1.76021E+04 yr
offset = (-2.84E+04, 1.05E+04) AU

0.6
24.5

23.0

-0.20
23.5

-2
-0.15density (cm-0.10
log column
)
x24.5
(pc)
24.0
25.0

25.5

t = 6.90213E+05 yr, step = 214000
tp = 1.76021E+04 yr
offset = (-2.84E+04, 1.05E+04) AU

(c)

-0.05
26.0

(d)

50

500

多重星系
アーク

z (AU)z (AU)

1

0

-500

0

星周円盤

-50
2
500 AU

-1000
-1000

-500

0

50 AU

0
x (AU)

500

1000

-50

0
x (AU)

5020

多重星からの擾乱がアークを作る。
Matsumoto+ 15

2000 AU

400 AU

4D2U による可視化 https://youtu.be/̲2d8p-NRuBc
21

形だけでなく、速度も一致。
The Astrophysical Journal Letters, 789:L4 (6pp), 2014 July 1

-1.0

-0.5

Velocity (km/s)
0.0

0.5

1.0

1000 t = 6.90213E+05 yr, step = 214000
offset = (-2.84E+04, 1.05E+04) AU

v ' ±0.5 km s 1

500 AUz (AU)

500

0

-500

-1000
-1000

-500

0
x (AU)

500

1000

Figure 4. Images of HCO+ (J = 3–2) emission of a red velocity component toward MC27/L1521F. Black contour shows an imagof HCO+ (J = 3–2) with a velocity range of 6.8–7.0 km s−1 . Both the lowest contour and subsequent contour step are 0.020 Jy be
intensity-weighted velocity map of the red velocity component with a range of 6.5–14.0 km s−1 is shown in color scale. The magenta
dust continuum emission with the same contour levels as Figure 1. The black cross is the position of the Spitzer source. The angular r
is given by the ellipse in the lower right corner, 1."" 0 × 0."" 8.

理論

観測 HCO+ (J=3‒2)

Matsumoto+ 15

Tokuda+ 14

We note that no SiO (J = 6–5) emission was detected, which

turbulence plays an important22
role inまとめ
理論と観測が直接比較可能。
新しい時代の到来。
・星形成はダイナミック
23

おうし座分子雲で観測されたファーストコア候補天体（原始星直前の天体） 再掲

B7

電波観測 (ALMA)
B211

遠赤外線連続波 (Hershel)

B213

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al. ESA/Herschel

24

Karnath+ 2020
https://doi.org/10.3847/153
8-4357/ab659e

短いアウトフロー
HOPS404

HOPS400 A, B

25

アウトフロー・ジェットアウトフロー・ジェット
分子雲コアはいろいろ捨てないと、星になれない。

捨てるもの１： 熱エネルギー捨てる人：輻射
角運動量問題
捨てるもの２： 角運動量
捨てる人：アウトフロー・ジェット・磁気制動
磁束問題
捨てるもの３： 磁束
捨てる人：磁気散逸 (AD, HE, OD)

27

アウトフロー (B335)
vLSR から(2 ‒ 6) km/s

2500 auSCUBA 850μm
Wolf+ 2003
doi:10.1086/375622

200 au12CO ALMA
Bjerkeli+ 2019
doi:10.1051/0004-6361/201935948

28

ジェット HH212

ALMA, Lee+ 2017
doi:10.1038/s41550-017-0152
29

アウトフローに内包されたジェット HH211

Class 0 protostar

SiO
ALMA

CO
SMA

Lee+ 2018https://doi.org/10.1038/s41467-018-07143-8

Hiran+ 2010https://doi.org/10.1088/0004-637X/717/1/58

30

ファーストコア→セカンドコア
アウトフロー
広いオープニングアングル

ジェット
コリメートした高速流
jet

Outﬂow

360 AUfirst
core

v~5 km/s

Second
core

v~50
km/s
町田正博、犬塚、松本 (2008)31

アウトフロー・ジェットの統一モデル

Machida et al. 200832

2種類の加速機構
磁気圧駆動
セカンドコアから

磁気遠心力風ファーストコアからファーストコア
セカンドトコア

オーム散逸
磁場強度：弱磁場形状：垂直33

磁場の散逸過程の重要性

等温エンベロープ•

高密度では tB < tff••

ファーストコアでは tff < tdy（圧力サポート）•

ゆえに tB < tdy•

天体の進化において磁場の散逸は重要ファーストコア

Nakano+ 02
34

ジェット・アウトフロー加速メカニズムの分類• 磁気遠心力風◦ 磁場が強い場合◦ Blandford & Payne (1982)◦ Pudritz & Norman (1986)

次の図

実験！

• 磁気圧加速 (Tower jet)◦ 磁場が弱い場合◦ Shibata & Uchida (1985)◦ Lynden-bell (1996)35

磁気遠心力風の加速機構<latexit sha1_base64="szWS9qiQ1UCuSGGTAfDi5MDHAC4=">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</latexit>

e↵ =

" ✓ ◆
#
2
GM 1 r
r0
+ 2
r0
2 r0
(r + z 2 )1/2

有効ポテンシャル（回転＋重力）高Blandford & Payne 1982
doi:10.1093/mnras/199.4.883

Pudritz & Norman 1986
doi:10.1086/163924

低

60

低
36

磁気圧で加速されるジェット

Kato et al. (2004)

37

ALMAでアウトフローの加速機構が見えた

Blue/red: 12CO (2.5‒10)km/s
Green: continuum
Vectors indicate foot points

ガスの角運動量とエネルギーから
foot point を割り出す

TMC1A, ALMA
Bjerkeli+ 2016
https://doi.org/10.1038/nature20600

38磁気遠心力風ベルヌイの定理
磁場成分1
E = v 2p + W 2 r 2 + h + F + W 0 (W 0 rA2 - Wr 2 )2v p = v¥
遠方のポロイダル速度を求める()

W << W 0v¥ = 2W 0 rAv∞
W

アウトフローの速度 / 円盤の回転速度
Alfven半径 / フットポイント

v¥
r
= 2 A
W 0 r0r0

Alfven半径 rA ：vp = Bp/(4pr)1/2
Fc ・ Bp/B

rA

W0 corotation

Centrifugal Force2ær ö
M! acc » çç A ÷÷ M! wind
è r0 ø
~ 10 M! windr
( for A ~ 0.3)
r0

r0

W0
disk

Pelletier & Pudritz 1992
doi:10.1086/171565

39分子雲・分子雲
コアとの接続Class 0 天体の比角運動量 Gaudel+ 2020
サ
イ

ズ

線
幅
関

係

doi:10.1051/0004-6361/201936364

乱流

落下

C18O moment 1 maps

速度勾配の方向のズレ

乱流
L1448-NB

GF9-2
41

equivalent tore function parameters between molecular clouds. In Figmeasured in& BRUNT
Vol.of615
再掲
weHEYERoverlay
the PCA d v, l points from the sample
omon et al. 1
all clouds. T
The composite points reveal a near-identical form oftructed that
exclusively.
erredfunctions. The solid line shows the power- Heyer+04
efficientstructure
andof Larson’s c
0.65!0.01
doi:10.1086/425978
aninvariantector fit to all points, d v p (0.87 ! 0.02)l. This c.f., Larson
clouds. 81
f interstellar

Size-linewidth relation

erivedexponent corresponds to a structure function scalr formation.
ponent of 0.56 ! 0.02.
mean squavelocity dispersion
global velocity dispersion of each cloud and the cloud
whereN
e determined from the scales of the first eigenvector and
●雲全体
mage,
respectively. Basically, the global velocity
dised to spec○部分
n,Dv, is the value of the velocity structure function
meam molecular
the scale, L, of the cloud. These points, marked
atrveystheat size
et al. 1998;
d circles
vidualgiant within Figure 1, are equivalent to the global
runt
used(2003)
by Larson (1981) and Solomon et al. Supersonic(1987) that
Here N is
Sound speed
elationships
thecloud-to-cloudsize/line width relationship. A powerthe parameCOemis(10K)
Subsonic
d v, l pointsto this subset of points is Dv p (0.96 !
isectorDv, L poin
.59!0.07
coefficient,. The similarity of this cloud-to-cloud relationship(1981) usin
and standard
at of the composite
a consequenceof the Supersonic
unis!2cloud. The Sinespectively.
Subsonic points
in cloudiscore
size
PCAindividual structure functions. Within the quoted
42 seycy,ofthisthe
geneousFig. 1.—Composite dv, l relationship from PCA decompositions of CO1312

乱流は回転の起源 ー概念図ー

再掲

原始星

分子雲コア

43

CMF と IMF

分子雲コアから星が生まれる。
星形成効率は一定と整合する。

Herschel Gould Belt Survey
Andre+ 2010
DOI: 10.1051/0004-6361/201014666
44

星形成効率Machida+ 2012
doi:10.1111/j.1365-2966.2011.20336.x

アウトフローが分子雲コアを散逸
質量降着が終了→星の質量が決定

45

この分野で残された話題• 星形成の始動条件◦ 観測的に分子雲コアの収縮条件を確立• 分子雲コアの形成と散逸◦ なんとなく理解しているが…

• ファーストコアの確認◦ 現状は候補天体どまり• ジェットとアウトフローの加速機構◦ 独立な加速機構を観測で確認したい• 原始星円盤の観測的研究◦ 惑星形成と関連• 円盤から原始星への質量降着◦ シナリオにもとづく理論モデルはある46