2025年 | プレスリリース・研究成果

【本学研究者情報】

〇大学院理学研究科　天文学専攻
准教授　富田　賢吾（とみだ　けんご）
専攻ウェブサイト

【発表のポイント】

• 生まれたばかりの原始星の内部構造と周囲のガス円盤、さらに磁場の効果まで考慮した3次元的シミュレーションに世界で初めて成功し、原始星のダイナミックな成長過程を明らかに
• 原始星とガス円盤の境界領域で起きていることは多くの謎に包まれていたが、星が自身の強い磁場が生むスパイラル衝撃波によってガス回転を減速させ、ガスを取り込んで成長することを発見
• 星の誕生メカニズムの解明につながるだけでなく、太陽系の起源を物語る"特別な鉱物"の形成過程の解明にも期待

【概要】

大阪大学大学院理学研究科の髙棹真介助教（研究当時。現：武蔵野美術大学 准教授）、京都大学の細川隆史准教授、東北大学の富田賢吾准教授、国立天文台の岩﨑一成助教らの研究グループは、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、まわ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、権威ある学術誌であるアストロフィジカルジャーナル（The Astrophysical Journal）に、5月14日（水）午後5時（日本時間）に掲載されました。

【論文情報】

タイトル："Connecting a Magnetized Disk to a Convective Low-mass Protostar: A Global 3D Model of Boundary Layer Accretion"
著者： Shinsuke Takasao, Takashi Hosokawa, Kengo Tomida, and Kazunari Iwasaki
Kouchi, Tomoya Oshikiri, Masaru Nakagawa, and Yuki Kimura
*責任著者：東北大学多元物質科学研究所 助教 新家寛正
掲載誌：The Astrophysical Journal
DOI：10.3847/1538-4357/adc37b

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院理学研究科天文学専攻
准教授 富田 賢吾（とみだ けんご）
TEL：022-795-6507
Email：tomida*astr.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院理学研究科
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TEL：022-795-6708
Email：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp
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