所属
理学院 教授
職名
教授
外部リンク
ナカモト タイシ
中本 泰史
NAKAMOTO Taishi
学位
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博士(理学) （ 1993年3月 東京大学 ）
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理学修士 （ 1990年3月 東京大学 ）
研究キーワード
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惑星科学
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隕石形成
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星・惑星系形成
研究分野
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自然科学一般 / 天文学
所属学協会
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Meteoritical Society
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International Astronomical Union
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日本惑星科学会
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日本天文学会
論文
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Oxygen isotope exchange between molten silicate spherules and ambient water vapor with nonzero relative velocity: Implication for chondrule formation environment 査読
Sota Arakawa, Daiki Yamamoto, Takayuki Ushikubo, Hiroaki Kaneko, Hidekazu Tanaka, Shigenobu Hirose, Taishi Nakamoto
ICARUS 405 2023年11月
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Size Dependence of the Bouncing Barrier in Protoplanetary Dust Growth 査読
Sota Arakawa, Satoshi Okuzumi, Misako Tatsuuma, Hidekazu Tanaka, Eiichiro Kokubo, Daisuke Nishiura, Mikito Furuichi, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal Letters 951 ( 1 ) L16 - L16 2023年7月
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Cooling Rates of Chondrules after Lightning Discharge in Solid-rich Environments 査読
Hiroaki Kaneko, Kento Sato, Chihiro Ikeda, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal 947 ( 1 ) 2023年4月
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Erratum: “Compound Chondrule Formation in Optically Thin Shock Waves” (2019, ApJ, 877, 84) 査読
Sota Arakawa, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal 935 ( 2 ) 2022年8月
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Fine-grained Rim Formation via Kinetic Dust Aggregation in Shock Waves Around Evaporating Icy Planetesimals 査読
Sota Arakawa, Hiroaki Kaneko, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal 927 ( 2 ) 188 - 188 2022年3月
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Dependence of the initial internal structure of chondrule rim on dust size distribution 査読
Hiroaki Kaneko, Sota Arakawa, Taishi Nakamoto
Icarus 374 114726 - 114726 2022年3月
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Geometrical structure and thermal conductivity of dust aggregates formed via ballistic cluster-cluster aggregation 査読
Arakawa, Sota, Takemoto, Masaki, Nakamoto, Taishi
Progress of Theoretical and Experimental Physics 2019 ( 9 ) 11dummy 2019年9月
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Rocky Planetesimal Formation Aided by Organics 査読
Kazuaki A. Homma, Satoshi Okuzumi, Taishi Nakamoto, Yuta Ueda
The Astrophysical Journal 877 ( 2 ) 128 - 128 2019年6月
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Compound Chondrule Formation in Optically Thin Shock Waves 査読
Sota Arakawa, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal 877 ( 2 ) 84 - 84 2019年5月
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Thermal conductivity and coordination number of compressed dust aggregates 査読
Arakawa, Sota, Tatsuuma, Misako, Sakatani, Naoya, Nakamoto, Taishi
Icarus 324 8 - 14 2019年5月
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Shock-generating Planetesimals Perturbed by a Giant Planet in a Gas Disk 査読
M. Nagasawa, K. K. Tanaka, H. Tanaka, H. Nomura, T. Nakamoto, H. Miura
Astrophysical Journal 871 ( 1 ) 2019年1月
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Collisional Growth of Icy Dust Aggregates in the Disk Formation Stage: Difficulties for Planetesimal Formation via Direct Collisional Growth outside the Snowline 査読
Kenji Homma, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal 868 ( 2 ) 118 - 118 2018年11月
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Earth's atmosphere's lowest layers probed during a lunar eclipse 査読
Kiyoe Kawauchi, Norio Narita, Bun'ei Sato, Teruyuki Hirano, Yui Kawashima, Taishi Nakamoto, Takuya Yamashita, Motohide Tamura
PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN 70 ( 5 ) 2018年10月
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Thermal conductivity of porous aggregates 査読
Sota Arakawa, Hidekazu Tanaka, Akimasa Kataoka, Taishi Nakamoto
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS 608 L7(4pp) 2017年12月
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Comprehensive Study of Thermal Desorption of Grain-surface Species by Accretion Shocks around Protostars 査読
Hitoshi Miura, Tetsuo Yamamoto, Hideko Nomura, Taishi Nakamoto, Kyoko K. Tanaka, Hidekazu Tanaka, Makiko Nagasawa
ASTROPHYSICAL JOURNAL 839 ( 1 ) 47 - 47 2017年4月
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Compound chondrule formation via collision of supercooled droplets 査読
Sota Arakawa, Taishi Nakamoto
ICARUS 276 102 - 106 2016年9月
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WATER ICE at the SURFACE of the HD 100546 DISK 査読
M. Honda, T. Kudo, S. Takatsuki, A. K. Inoue, T. Nakamoto, M. Fukagawa, M. Tamura, H. Terada, N. Takato
Astrophysical Journal 821 ( 1 ) 2016年4月
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COMPARISON OF IMPLICIT SCHEMES TO SOLVE EQUATIONS OF RADIATION HYDRODYNAMICS WITH A FLUX-LIMITED DIFFUSION APPROXIMATION: NEWTON–RAPHSON, OPERATOR SPLITTING, AND LINEARIZATION 査読
Hiroyuki Tetsu, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal Supplement Series 223 ( 1 ) 14 - 14 2016年3月
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ROCKY PLANETESIMAL FORMATION VIA FLUFFY AGGREGATES of NANOGRAINS 査読
Sota Arakawa, Taishi Nakamoto
Astrophysical Journal Letters 832 ( 2 ) 2016年1月
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THEORETICAL EMISSION SPECTRA OF ATMOSPHERES OF HOT ROCKY SUPER-EARTHS 査読
Yuichi Ito, Masahiro Ikoma, Hajime Kawahara, Hiroko Nagahara, Yui Kawashima, Taishi Nakamoto
The Astrophysical Journal 801 ( 2 ) 144 - 144 2015年3月
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REVISITING JOVIAN-RESONANCE INDUCED CHONDRULE FORMATION 査読
M. Nagasawa, K. K. Tanaka, H. Tanaka, T. Nakamoto, H. Miura, T. Yamamoto
The Astrophysical Journal 794 ( 1 ) 2014年9月
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Near-infrared brightness of the Galilean satellites eclipsed in Jovian shadow: A New Technique to Investigate Jovian Upper Atmosphere 査読
K. Tsumura, K. Arimatsu, E. Egami, Y. Hayano, C. Honda, J. Kimura, K. Kuramoto, S. Matsuura, Y. Minowa, K. Nakajima, T. Nakamoto, M. Shirahata, J. Surace, Y. Takahashi, T. Wada
Astrophysical Journal 789 ( 2 ) 2014年7月
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Mass-loss evolution of close-in exoplanets: Evaporation of hot jupiters and the effect on population 査読
H. Kurokawa, T. Nakamoto
Astrophysical Journal 783 ( 1 ) 2014年3月
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林 祥介, 梅田 隆行, 梅村 雅之, 小河 正基, 亀山 真典, 玄田 英典, 小久保 英一郎, 高橋 芳幸, 寺田 直樹, 中本 泰史, 西澤 誠也, 牧野 淳一郎
日本惑星科学会誌遊星人 23 ( 1 ) 64 - 69 2014年
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PHOTOEVAPORATION OF CIRCUMSTELLAR DISKS REVISITED: THE DUST-FREE CASE 査読
Kei E. I. Tanaka, Taishi Nakamoto, Kazuyuki Omukai
ASTROPHYSICAL JOURNAL 773 ( 2 ) 2013年8月
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Evaporation of icy planetesimals due to bow shocks 査読
Kyoko K. Tanaka, Tetsuo Yamamoto, Hidekazu Tanaka, Hitoshi Miura, Makiko Nagasawa, Taishi Nakamoto
Astrophysical Journal 764 ( 2 ) 120(11pp) 2013年2月
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EFFECT OF PHOTODESORPTION ON THE SNOW LINES AT THE SURFACE OF OPTICALLY THICK CIRCUMSTELLAR DISKS AROUND HERBIG Ae/Be STARS 査読
Akinori Oka, Akio K. Inoue, Taishi Nakamoto, Mitsuhiko Honda
ASTROPHYSICAL JOURNAL 747 ( 2 ) 2012年3月
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Effects of Atmospheric Absorption of Incoming Radiation on the Radiation Limit of the Troposphere 査読
Hiroyuki Kurokawa, Taishi Nakamoto
JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES 69 ( 1 ) 403 - 413 2012年1月
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Direct Stellar Radiation Pressure at the Dust Sublimation Front in Massive Star Formation: Effects of a Dust-free Disk 査読
Tanaka, Kei E. I., Nakamoto, Taishi
The Astrophysical Journal 739 ( 2 ) 2011年10月
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EVOLUTION OF SNOW LINE IN OPTICALLY THICK PROTOPLANETARY DISKS: EFFECTS OF WATER ICE OPACITY AND DUST GRAIN SIZE 査読
Akinori Oka, Taishi Nakamoto, Shigeru Ida
ASTROPHYSICAL JOURNAL 738 ( 2 ) 2011年9月
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Formation of cosmic crystals in highly supersaturated silicate vapor produced by planetesimal bow shocks 査読
H. Miura, K. K. Tanaka, T. Yamamoto, T. Nakamoto, J. Yamada, K. Tsukamoto, J. Nozawa
Astrophysical Journal 719 ( 1 ) 642 - 654 2010年10月
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A New Mechanism for Mass Accretion Under Radiation Pressure in Massive Star Formation 査読
Tanaka, Kei E. I., Nakamoto, Taishi
The Astrophysical Journal 714 ( 1 ) 309 - 319 2010年5月
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Compound chondrule formation in the shock-wave heating model: Three-dimensional hydrodynamics simulation of the disruption of a partially-molten dust particle 査読
Seiji Yasuda, Hitoshi Miura, Taishi Nakamoto
ICARUS 204 ( 1 ) 303 - 315 2009年11月
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The escape of ionizing photons from supernova-dominated primordial galaxies 査読
Hidenobu Yajima, Masayuki Umemura, Masao Mori, Taishi Nakamoto
MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY 398 ( 2 ) 715 - 721 2009年9月
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Effects of scattering and dust grain size on the temperature structure of protoplanetary discs: a three-layer approach 査読
Akio K. Inoue, Akinori Oka, Taishi Nakamoto
MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY 393 ( 4 ) 1377 - 1390 2009年3月
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Detection of water ice grains on the surface of the circumstellar disk around HD 142527 査読
M. Honda, A. K. Inoue, M. Fukagawa, A. Oka, T. Nakamoto, M. Ishii, H. Terada, N. Takato, H. Kawakita, Y. K. Okamoto, H. Shibai, M. Tamura, T. Kudo, Y. Itoh
Astrophysical Journal 690 ( 2 PART 2 ) 2009年
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Crystallization of Silicate Particles in Circumstellar Disks by Shock Waves 査読
T. Nakamoto, H. Miura
EXOPLANETS AND DISKS: THEIR FORMATION AND DIVERSITY 1158 147 - + 2009年
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Origin of three-dimensional shapes of chondrules - I. Hydrodynamics simulations of rotating droplet exposed to high-velocity rarefied gas flow 査読
Hitoshi Miura, Taishi Nakamoto, Masao Doi
ICARUS 197 ( 1 ) 269 - 281 2008年9月
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Observational possibility of the "snow line" on the surface of circumstellar disks with the scattered light 査読
Akio K. Inoue, Mitsuhiko Honda, Taishi Nakamoto, Akinori Oka
PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN 60 ( 3 ) 557 - 563 2008年6月
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Fragment-collision model for compound chondrule formation: Estimation of collision probability 査読
Hitoshi Miura, Seiji Yasuda, Taishi Nakamoto
ICARUS 194 ( 2 ) 805 - 815 2008年4月
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Shock-wave heating model for chondrule formation: Hydrodynamic simulation of molten droplets exposed to gas flows 査読
Hitoshi Miura, Taishi Nakamoto
ICARUS 188 ( 1 ) 246 - 265 2007年5月
-
Shock-wave heating model for chondrule formation: Prevention of isotopic fractionation 査読
Hitoshi Miura, Taishi Nakamoto
ASTROPHYSICAL JOURNAL 651 ( 2 ) 1272 - 1295 2006年11月
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Cosmological radiative transfer codes comparison project - I. The static density field tests 査読
Iliev, Ilian T, Ciardi, Benedetta, Alvarez, Marcelo A, Maselli, Antonella, Ferrara, Andrea, Gnedin, Nickolay Y, Mellema, Garrelt, Nakamoto, Taishi, Norman, Michael L, Razoumov, Alexei O, Rijkhorst, Erik-Jan, Ritzerveld, Jelle, Shapiro, Paul R, Susa, Hajime, Umemura, Masayuki, Whalen, Daniel J
MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY 371 ( 3 ) 1057 - 1086 2006年9月
-
Maximal size of chondrules in shock wave heating model: Stripping of liquid surface in a hypersonic rarefied gas flow 査読
T Kato, T Nakamoto, H Miura
METEORITICS & PLANETARY SCIENCE 41 ( 1 ) 49 - 65 2006年1月
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A shock-wave heating model for chondrule formation - II. Minimum size of chondrule precursors 査読
H Miura, T Nakamoto
ICARUS 175 ( 2 ) 289 - 304 2005年6月
-
Flow in a liquid sphere moving with a hypersonic velocity in a rarefied gas - An analytic solution of linearized equations 査読
M Sekiya, M Uesugi, T Nakamoto
PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS 109 ( 5 ) 717 - 728 2003年5月
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A spectrophotometric method to determine the inclination of Class I objects 査読
T Nakazato, T Nakamoto, M Umemura
ASTROPHYSICAL JOURNAL 583 ( 1 ) 322 - 329 2003年1月
-
Deformation and internal flow of a chondrule-precursor molten sphere in a shocked nebular gas
Masayuki Uesugi, Minoru Sekiya, Taishi Nakamoto
Earth, Planets and Space 55 ( 8 ) 493 - 507 2003年
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A shock-wave heating model for chondrule formation: Effects of evaporation and gas flows on silicate particles 査読
H Miura, T Nakamoto, H Susa
ICARUS 160 ( 2 ) 258 - 270 2002年12月
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Disk-halo model for flat-spectrum T Tauri stars 査読
N Kikuchi, T Nakamoto, K Ogochi
PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN 54 ( 4 ) 589 - 597 2002年8月
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On the Maximal Size of Chondrules in Shock Wave Heating Model 査読
SUSA, H. and NAKAMOTO, T.
Astrophysical Journal ( vol. 567 ) L57-L60 2002年
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A shock heating model for chondrule formation in a protoplanetary disk 査読
A Iida, T Nakamoto, H Susa, Y Nakagawa
ICARUS 153 ( 2 ) 430 - 450 2001年10月
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The effects of radiative transfer on the reionization of an inhomogeneous universe 査読
Taishi Nakamoto, Masayuki Umemura, Hajime Susa
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 321 ( 4 ) 593 - 604 2001年3月
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GROWTH OF PROTOPLANETARY DISKS AROUND YOUNG STELLAR OBJECTS 査読
T NAKAMOTO, Y NAKAGAWA
ASTROPHYSICAL JOURNAL 445 ( 1 ) 330 - 336 1995年5月
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FORMATION, EARLY EVOLUTION, AND GRAVITATIONAL STABILITY OF PROTOPLANETARY DISKS 査読
T NAKAMOTO, Y NAKAGAWA
ASTROPHYSICAL JOURNAL 421 ( 2 ) 640 - 650 1994年2月
書籍等出版物
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Star Formation 1999
Nobeyama Radio Observatory 1999年
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国際会議「Star Formation 1999」の集録「Star Formation 1999」の編集
1999年
MISC
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ALMA observations of sulfur-bearing molecules in protoplanetary disks
H. Nomura, A. Higuchi, N. Sakai, S. Yamamoto, M. Nagasawa, K. K. Tanaka, H. Miura, T. Nakamoto, H. Tanaka, T. Yamamoto, C. Walsh, T. J. Millar
Proceedings of the International Astronomical Union 360 - 361 2020年
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日本学術会議大型研究計画マスタープラン提案に向けての意見交換会
中本 泰史, 倉本 圭, 関根 康人
日本惑星科学会誌遊星人 27 ( 4 ) 341 - 343 2018年
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Radiation Pressure and Photoionization on Accretion Disks in Massive Star Formation
Kei E. I. Tanaka, Taishi Nakamoto
FIRST STARS IV - FROM HAYASHI TO THE FUTURE 1480 427 - 429 2012年
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大谷 栄治, 木村 淳, 高橋 幸弘, 中島 健介, 中本 泰史, 三好 由純, 小林 憲正, 山岸 明彦, 並木 則行, 小林 直樹, 出村 裕英, 倉本 圭, 大槻 圭史, 今村 剛, 寺田 直樹, 渡部 重十, 荒川 政彦, 伊藤 孝士, 圦本 尚義, 渡部 潤一
日本惑星科学会誌遊星人 20 ( 4 ) 349 - 365 2011年
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OMOSHI Effect : A New Mechanism for Mass Accretion under the Radiation Pressure in Massive Star Formation
Kei Tanaka, Taishi Nakamoto
EXOPLANETS AND DISKS: THEIR FORMATION AND DIVERSITY 1158 167 - 168 2009年
-
Escape Fraction of Ionizing Photons from High-z Proto-Galaxy
Hidenobu Yajima, Masayuki Umemura, Masao Mori, Taishi Nakamoto
PANORAMIC VIEWS OF GALAXY FORMATION AND EVOLUTION, PROCEEDINGS 399 70 - + 2008年
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原始太陽系における mm スケールの流体力学(乱流と輸送現象:コーヒーカップから宇宙まで)
三浦 均, 中本 泰史, 土居 政雄
数理解析研究所講究録 1567 47 - 55 2007年8月
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Thermal History of Chondrules during Shock-Wave Heating
Miura Hitoshi, Nakamoto Taishi
Antarctic Meteorite Research 239 - 252 2005年
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Chondrule age distribution and rate of heating events for chondrule formation
Nakamoto Taishi, Kita Noriko T., Tachibana Shogo
Antarctic meteorite research 253 - 272 2005年
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衝撃波加熱コンドリュール形成：形成現場の光学的厚さに関する制限
遊星人 2005年
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Crystallization of silicate particles by shock waves
Taishi Nakamoto, Hitoshi Miura
HIGHLIGHTS OF ASTRONOMY, VOL 13 13 525 - 527 2005年
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The Epoch of Cosmic Reionization
Umemura, Masayuki, Nakamoto, Taishi, Susa, Hajime
Studies of Galaxies in the Young Universe with New Generation Telescope 77-82 2004年1月
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Chondrule radius and evaporate fraction in viewpoint of shock-wave heating model
H Miura, T Nakamoto
GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 67 ( 18 ) A295 - A295 2003年9月
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Chondrule Formation by Gaseous Shock Waves in the Solar Nebula: A Possibility that Evaporation Determines the Minimum Size of Chondrules
Proceedings of 35th ISAS Lunar and Planetary Symposium 68 - 71 2002年
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コンドリュール？ ショック！（共著）
遊・星・人（日本惑星科学会学会誌） ( Vol. 11 ) 150 - 157 2002年
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402 原始太陽系星雲中衝撃波によるコンドリュール形成 : コンパウンド・コンドリュールの形成(セッション4)
中本 泰史
日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2001 50 - 50 2001年10月
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Cosmic Reionization and Galaxy Formation
Umemura, M, Nakamoto, Taishi, Susa, Hajime
The Physics of Galaxy Formation, ASP Conference Proceedings, Vol. 222 222 109 2001年1月
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非一様宇宙における再電離(基研短期研究会「宇宙における第一世代天体形成」,研究会報告)
中本 泰史, 梅村 雅之, 須佐 元
素粒子論研究 100 ( 3 ) C104 - C107 1999年
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"超並列計算機のためのCommodity Networkに基づく並列入出力・可視化システム"(共著)
信学技法 CPSY98-161 81 - 88 1999年
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Cosmic Reionization and High Redshift QSO Absorption Line Systems
梅村 雅之, Nakamoto Taishi, Susa Hajime
素粒子論研究 100 ( 3 ) C108 - C113 1999年
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"多次元幅射輸送計算コードの超並列計算機への実装: Multiple Wave Front法"
中本 泰史
情報処理学会研究報告 98-HPC-74 ( 115 ) 43 - 48 1998年
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"幅射流体力学による宇宙物理"(共著)
日本流体力学会誌「ながれ」 15 457 - 461 1996年
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"Active Diskとしての原始惑星系円盤"
日本惑星科学会誌「遊星人」 4 239 - 247 1995年
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151 原始星周囲の原始惑星系円盤の非線型成長(セッション2)
中本 泰史
日本惑星科学会秋期講演会予稿集 1994 151 - 151 1994年10月
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"Disk Self-Gravity Effects on the Time Evolution of the Solar Nebula"(共著)
Lunar and Planetary Science Conference 21 841 1990年
共同研究・競争的資金等の研究課題
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隕石同位体二分性の起源：隕石研究と理論研究からのアプローチ
研究課題/領域番号：23H00143 2023年4月 - 2027年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
横山 哲也, 井田 茂, 中本 泰史, 奥住 聡
配分額：47060000円 （ 直接経費：36200000円 、 間接経費：10860000円 ）
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微惑星とコンドリュールの同時形成：雷モデル
研究課題/領域番号：22K03698 2022年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
中本 泰史
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
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コンドリュール形成：新しい雷モデルの可能性
研究課題/領域番号：18K03721 2018年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
中本 泰史
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
本研究では，3つの小課題に分割して研究を進めてきた：(課題1) 原始太陽系星雲中での雷発生の環境を調べる，(課題2) 雷によって加熱を受けたダスト粒子の温度変化を調べ，コンドリュールが形成され得るかどうかを明らかにする，(課題3) 雷によるコンドリュール形成と原始太陽系星雲中ダストの進化および微惑星形成の関係を明らかにする，である。
課題1に関し，原始太陽系星雲中で起こり得る帯電機構として，岩石微粒子と金属鉄微粒子の衝突による摩擦帯電を考えた。課題3とも関連させ，具体的状況として重力不安定により形成される微惑星内部の固体微粒子の沈殿を考えた。できたての微惑星はまだ大きく広がっており，その内部のガス中を固体微粒子が沈殿していく。この際，粒子サイズが異なるとガス抵抗が異なり，沈殿速度に違いが生じる。岩石粒子は大きく金属鉄粒子は小さいのでこれらは衝突し，それぞれ正と負に帯電（摩擦帯電）する。各粒子は沈殿を続け，大局的に正負の電荷分離が起こり，電場が生成される。本研究により，この電場は十分に強くなり，水素ガスの絶縁破壊が起こることがわかった。すなわち，固体微粒子が沈殿中の形成間もない微惑星の内部で，雷は発生し得る。
課題2に関しては，雷が発生して電流が流れ高温になったガスからの熱放射と熱伝導により前駆体ダスト粒子が加熱される様子を数値シミュレーションによって調べた。その結果，コンドリュールの加熱・溶融が起こる条件が明らかになった。また，温度の冷却率についても，分析から推定されている値に近い値となる条件がわかった。これについては，論文にまとめて学術誌に投稿した。
以上のように，重力不安定で誕生した微惑星内部で固体微粒子が沈殿して雷が起こり，コンドリュールが形成されるという従来にない全く新しいコンドリュール形成モデルを得ることができた。 -
隕石の重元素安定同位体異常からひもとく惑星系の起源
研究課題/領域番号：16H04081 2016年4月 - 2019年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
横山 哲也, 平田 岳史, 辻本 拓司, 中本 泰史, 奥住 聡
配分額：17680000円 （ 直接経費：13600000円 、 間接経費：4080000円 ）
本研究の目的は、隕石の重元素（Sr, Nd, Mo）同位体異常を測定し、惑星起源物質が被った物理履歴を制約することで、新しい惑星形成論を導くことである。Sr, Nd, Mo同位体の分析結果から、初期太陽系において小惑星帯内縁部と外縁部に同位体組成の異なるリザバーが2種類存在することが判明した。特に外側には超新星由来の成分が多く存在することが分かった。このような同位体不均質は、初期太陽系におけるs-核種とr-核種の不均質分布によって生まれており、それは初期太陽系星雲でのダストの選択的熱破壊とCC形成領域へのケイ酸塩ダストの輸送に起因することが分かった。
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衝撃波加熱コンドリュール形成モデルの追求：高濃度ダスト領域における弧状衝撃波
研究課題/領域番号：15K05266 2015年4月 - 2019年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
中本 泰史
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
本研究では，隕石中の主要構成要素であるコンドリュールが，原始太陽系星雲中を高速運動する微惑星が励起する弧状衝撃波によって加熱され，形成される可能性を探った。特に，コンドリュール前駆体のダスト粒子が，ダスト濃度が高い領域に存在する場合に注目した。数値シミュレーションを行って調べたところ，ダスト濃度が高い場合でも，観測から推定されているようなコンドリュール形成条件を，弧状衝撃波によって満たすことは難しそうであることがわかった。コンドリュールは，弧状衝撃波とは別の機構で形成された可能性が高いと思われる。
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コンドリュール形成過程の解明：形状・組成・組織の測定と理論計算によるアプローチ
研究課題/領域番号：24340102 2012年4月 - 2015年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
中本 泰史, 横山 哲也, 横山 哲也
配分額：18850000円 （ 直接経費：14500000円 、 間接経費：4350000円 ）
隕石内主要構成要素であるコンドリュールの成因を明らかにするため，アエンデ隕石内のコンドリュールの外形と内部組織を調べた。100個弱のコンドリュールを測定・観察し，内部構造をもとに推定したところ，全溶融していたと推定されるコンドリュールを15個見つけた。これらの大きさと変形度の関係を求め，ガス摩擦加熱によるコンドリュール形成を想定した理論から予測される大きさと変形度の関係と比較した。すると，両者は調和的であることがわかった。すなわち，アエンデ隕石内のコンドリュールは溶融時にガス動圧を受けていたことが示唆された。
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ハビタブル地球型惑星の形成理論
研究課題/領域番号：23103005 2011年4月 - 2016年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
井田 茂, 長沢 真樹子, 野村 英子, 渡邊 誠一郎, 中本 泰史, 奥住 聡, 犬塚 修一郎, 生駒 大洋, 小久保 英一郎
配分額：141960000円 （ 直接経費：109200000円 、 間接経費：32760000円 ）
原始星・原始惑星系円盤の形成については、中心星が木星質量程度で円盤が形成され、ガス塊が円盤分裂によって多数形成されて中心星に落ちて行くという描像が得られた。微惑星形成については、円盤内のダストの合体成長・空隙率進化・軌道進化を整合的に考慮して、氷微惑星が形成されることを世界で初めて示した。観測と理論モデルの比較検討については、モンテカルロ計算により、系外巨大惑星の軌道の楕円率の分布を見事に説明した。また、惑星が獲得できる大気量の解析から観測が示すスーパーアースのバルク密度の多様性を説明できることを示した。さらに、ALMAによって撮像された原始惑星系円盤のリング構造の理論モデルを２つ提出した。
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重元素安定同位体の高精度分析による原始太陽系星雲の物質不均質分布の解明
研究課題/領域番号：23340171 2011年4月 - 2014年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
横山 哲也, 平田 岳史, 中本 泰史
配分額：20150000円 （ 直接経費：15500000円 、 間接経費：4650000円 ）
本研究は初期太陽系における重元素安定同位体の不均質分布について、その程度や生み出した原因の解明を目的とした。コンドライトや分化隕石の全岩試料、及びコンドライト構成要素（CAI・コンドリュール・酸リーチング液など）に関し、TIMSを用いてSr・Nd・Te・Moの高精度同位体分析を行った。その結果、隕石母天体スケールの同位体異常を引き起こすのは50%凝縮温度が1300-1600Kの元素であることが分かった。これはダストと各元素の揮発性が同位体異常に大きく影響することを意味し、超新星粒子の流入やダストサイズによる分別よりも、太陽系の温度構造とその進化が同位体異常の発生に強く寄与したことを示唆する。
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系外惑星を探る新しい眼-大気光学過程の解明と観測可能性の追求
研究課題/領域番号：23654065 2011年 - 2012年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
山本 哲生, 中本 泰史
配分額：3510000円 （ 直接経費：2700000円 、 間接経費：810000円 ）
大気中の光の伝播の定式化およびトランジット系外惑星の大気を通過してくる光線の屈折角の精密な公式を導出した.この公式は小さいインパクトパラメータにおいても精度のよい屈折角を与える.トランジット時の高度曲線からスケールハイトを決定する方法論を構築した.上記の公式を用いてレイトレーシングの計算を,等温静水圧平衡にある大気について行い,惑星サイズの見かけの増加の効果の系統的研究を行った.これについては観測波長による差異の計算も行った.理論の実証が容易な木星の観測に結果を応用した.その結果,理論は観測をある程度まで説明できるものの,観測結果と理論計算結果の間にはまだ差が残ることもわかった.理論モデルには考慮されていない効果がまだ効いていることを示唆する.
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原始太陽系における始原物質の超急速結晶化
研究課題/領域番号：22244066 2010年4月 - 2014年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
塚本 勝男, 中村 智樹, 中本 泰史, 稲富 裕光, 中村 教博, 木村 勇気, 三浦 均
配分額：45370000円 （ 直接経費：34900000円 、 間接経費：10470000円 ）
原始太陽系と同じ非接触環境を模擬した、コンドリュールメルト液滴からの結晶化の“その場”観察を行なった．その結果，天然の組織を再現するには、これまで考えられていた条件より遥かに大きい超過冷却度（300~ 1100 K）が必要で、数秒の短時間で完了することが分かった．さらに，過冷却度に応じて多様な凝固組織の出現を確認し、天然隕石に見られる多様性との対応を行った．この結果をもとにすることで、コンドリュール組織形成に関する速度論的な理論モデル化が初めて行えた。
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コンドリュール形成理論の新展開:宇宙塵との比較を用いて
研究課題/領域番号：21540434 2009年 - 2011年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
中本 泰史
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
隕石中に見られるコンドリュールの成因は,未解明の問題である。本研究ではその成因に迫るため,類似の溶融シリケイト小球である宇宙塵の形成過程の解明を試みた。まず,宇宙塵の形状と化学組成,結晶組織を測定・観察し,それらの間に一定の関係があることを見出した。そして,それらの間の関係は,宇宙塵小球の大気中の運動や加熱・冷却過程をもとに,定量的に理解できることを明らかにした。こうした宇宙塵に対する理解を基に,コンドリュールの成因に対する新たな研究の進展が期待できるだろう。
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浮遊させたハイパークールド・メルトからのコンドリュール形成
研究課題/領域番号：19204052 2007年 - 2008年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
塚本 勝男, 中村 智樹, 中本 泰史, 小畠 和秀, 長嶋 剣, 横山 悦郎, 三浦 均, 中村 智樹, 中本 泰史, 小畠 秀和, 長嶋 剣, 横山 悦郎
配分額：44850000円 （ 直接経費：34500000円 、 間接経費：10350000円 ）
コンドリュールメルトは徐冷状態で数日~数ヶ月で結晶化すると考えられていた。これに対し、新開発のメルト浮遊実験では、特有のコンドリュール組織の形成には数百度の超過冷却状態が必要で、その結果、数秒の短時間で結晶化が完了しなければならないことを明らかにした。この結果は、天文理論で発展している衝撃波加熱によるコンドリュール形成を強く支持する。同時に天然に近い惑星間塵も作られる環境が実現しうる。
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原始惑星系円盤上空衝撃波によるダスト加熱とコンドリュール形成
研究課題/領域番号：17540211 2005年 - 2007年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
中本 泰史
配分額：3040000円 （ 直接経費：2800000円 、 間接経費：240000円 ）
本研究は,中心星近傍で発生したX線フレアを起源とする星風が原始惑星系円盤に衝突し,衝撃波が発生するという現象をとりあげ,(1)そのような現象が発生するかどうか,(2)発生するとしたら円盤内の物質にどのような影響を及ぼすか,(3)それらの現象を天文学的あるいは隕石学的な手法により確認することができるか,などを明らかにすることを目的とした。そのために,電磁流体力学数値シミュレーションや流体力学,輻射輸送計算,解析的検討など種々の手法を用いて研究を推進した。
電磁流体力学数値シミュレーションの結果,円盤上層部に衝撃波が発生することが確かめられた。また,これらの衝撃波はコンドリュール形成やダストの加熱結晶化にとって適当な衝撃波となることも明らかにした。つまり,(a)3AU程度以内ならば,円盤の上空に強い衝撃波が発生してダスト粒子を十分加熱することが可能なこと,(b)X線フレアによって発生した星風は磁場によるコリメーションを受けるため,5AU程度よりも外には影響を及ぼしにくいこと,などがわかった。
一方,発生する衝撃波の性質をより的確に理解することが出来るようになり,衝撃波の発生場所,すなわち,ダストが加熱を受ける場所をより具体的に議論することが出来るようになった.このことにより,加熱を受けて結晶化したダストが彗星に取り込まれる可能性について,検討することが可能となった。それによれば,X線フレアに伴って発生する円盤上空衝撃波で加熱・結晶化できるダスト粒子は中心星から5AU程度までのものであるから,彗星中の結晶化ダストがそのようなものであるとすると,なんらかの機構によって5AU以内にあったダスト粒子を彗星形成領(30AU程度)まで運ぶ必要があることになる。
ダスト粒子の輸送機構にはいくつかの可能性があるが,今後はそれらの輸送機構の適否を詳しく検討することが必要になるだろう。 -
ダストの沈殿と成長に伴う原始惑星系円盤の物理構造と化学組成およびスペクトルの変化
研究課題/領域番号：17039008 2005年 - 2006年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究
相川 祐理, 中本 泰史, 野村 英子
配分額：2400000円 （ 直接経費：2400000円 ）
本研究では原始惑星系円盤におけるダストの沈殿、成長、およびそれに伴う円盤構造(温度・密度・化学組成分布)の変化を数値計算で調べる。今年度はまずX線による円盤の構造変化やイオン化率を調べた。X線は10AU以内では主要な加熱源となりうるが、遠方では紫外線による加熱の方が効くことが分かった。次にモデル円盤における水素分子の励起状態と輝線強度を調べた。その結果、中心星からの紫外線がある程度強い場合は水素輝線強度比が円盤内の微小ダスト存在最の指標となることを明らかにした。
円盤の一酸化炭素分子輝線観測においては、輝線強度比から求めた温度が一酸化炭素の昇華温度よりも低い場合があることが指摘されている。我々は円盤モデルの鉛直温度勾配に注目し、乱流拡散によって観測可能な量の一酸化炭素が凍結前に低温領域に運ばれること、一酸化炭素輝線強度比から得られる温度が円盤内のダストサイズ分布に依存することを示した。
惑星は固体物質の集積により形成されるため、円盤内の氷の存在量は惑星系形成に大きな影響を与える。本研究では円盤内での氷境界(水が固体として存在する領域の境界)を求めるため、円盤の輻射輸送計算コードの開発を行った。この計算では円盤を局所的には鉛直方向の1次元平行平板とし、それが動径方向に並んでいるという近似を用いた。この近似により円盤内温度を精度良く求めることが出来る。今年度の研究では、円盤が光学的に厚い時は氷境界が中心星の近く(約0.7AU)に位置し,光学的に薄くなると2.7AU程度まで後退することがわかった。氷境界位置の時間変化は多くの要因に依存するため、今後さらに研究を進める必要がある。また円盤内の固体物質の進化に関しても研究を行つた。特に衝撃波によるダスト粒子への加熱現象に若目し、ダスト粒子の変化を理論的に調べ、幅射輸送を通した天文学的な観測可能性も検討した。 -
融合型並列計算機による宇宙第一世代天体の起源の解明
研究課題/領域番号：16002003 2004年 - 2007年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別推進研究
梅村 雅之, 中本 泰史, 朴 泰祐, 高橋 大介, 須佐 元, 森 正夫, 佐藤 三久
配分額：382980000円 （ 直接経費：294600000円 、 間接経費：88380000円 ）
宇宙第一世代天体の誕生は、宇宙全体の進化、銀河の誕生、重元素の起源を解き明かす上で根源的な問題である。本計画の目的は、宇宙第一世代天体形成過程について、超高精度のシミュレーションを行い、その起源を解き明かすことにある。そのために、天体形成シミュレーションの専門家と計算機工学の専門家が、緊密な協力体制の下に重力計算専用ボードBlade-GRAPEを開発し、これをPCクラスタに融合させた宇宙シミュレータFIRSTを開発した。FIRSTは、256の計算ノード、496CPUからなり、2つのファイルサーバをもつ。また、分散したローカルディスクから一つの共有ファイルシステムを構築するGfarmシステムが導入されており、総計22TBのファイルシステムをもつ。FIRSTの総演算性能は、36.1TFLOPSであり、内ホスト部分3.1TFLOPS、Blade-GRAPE部分33TFLOPSである。また、主記憶容量は総計1.6TBである。このような融合型並列計算機の開発は、世界でも例を見ないものである。
FIRSTを用いてこれまでにない大規模なシミュレーションを実行した。その結果、次のような成果を得た。(1)宇宙第一世代天体形成のダークマターカスプに対する依存性の発見、(2)初代星に引き続いて起こる星形成への輻射性フィードバックの輻射流体計算とフィードバック条件の導出、(3)紫外線輻射場中の原初星団形成シミュレーションによる球状星団形成の新たな理論モデルの提唱、(4)3次元輻射輸送計算による原始銀河からの電離光子の脱出確率の導出、(5)銀河団合体時の非平衡電離過程効果の発見、(6)アンドロメダ銀河と衛星銀河の衝突による“アンドロメダの涙"のモデル提唱。中でも(1)は、過去の他グループの計算に比べて2桁以上高い質量分解能を実現することによってもたらされたものである。この計算によって、従来の第一世代天体に対する描像に見直しが必要であることが明らかとなった。 -
3次元輻射磁気流体力学シミュレーションによる初期原始星進化の研究
研究課題/領域番号：15340062 2003年 - 2004年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
花輪 知幸, 富阪 幸治, 松本 倫明, 犬塚 修一郎, 牧野 淳一郎, 中本 泰史, 梅村 雅之
配分額：16700000円 （ 直接経費：16700000円 ）
本研究課題では、円盤・伴星を伴う3次元的な構造をもつ原始星の進化を、自己重力・磁場・輻射輸送を考慮した数値シミュレーションにより明らかにすることを目的として、研究を進めてきた。また研究基盤を整えるという観点から、PCクラスターの構築、コード開発、数値解法やデータの解析・可視化についてのハンドブックの発行と公開を行った。期間中に得られた科学的成果は次の通りである。
1.磁場に貫かれた回転する分子雲が重力収縮する様子を、多層格子を用いたコードにより、初めて3次元数値シミュレーションを行った。初期の磁場や回転速度を変えても、重力収縮する間に磁場や回転速度は自己調節され、生まれたばかりの原始星(=ファーストコア)の磁気力と遠心力の和と重力の比はほぼ一定になることが明らかになった。遠心力が磁気力より強いとき、原始星は分裂して連星(=多重星)となりやすいことも明らかにした。
2.原子ガスと分子ガスの2相に分かれたガス雲をシミュレーションするには、数値格子の間隔を熱輸送の典型的な長さスケールλの1/3以下にする必要があることを指摘した。
3.一つの連星に所属する主星と伴星では、主星のほうがガス降着率が高くなることを、空間分解能の高い数値シミュレーションにより示した。これは連星の質量比は1:1に近づくという定説を覆す、重要な知見である。
4.宇宙初期の化学組成をもつガスの重力収縮を3次元シミュレーションし、初代星(種族III)でも連星の形成頻度が高いことを示唆する結果を得た。
5.1次元輻射輸送シミュレーションを行い、超新星爆発により周囲のガスが電離・圧縮されると、1万年後に圧縮された分子ガス雲より次世代の星が形成されることを示した。 -
第一世代天体形成の包括的研究
研究課題/領域番号：15340060 2003年 - 2004年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
梅村 雅之, 中本 泰史, 佐藤 潤一, 西 亮一, 中村 文隆, 須佐 元
配分額：3100000円 （ 直接経費：3100000円 ）
宇宙第一世代天体形成と,これが放射する紫外線によって引き起こされる宇宙再電離,さらに紫外線輻射場中で銀河形成の問題について,取り組みを行った。第一世代天体形成に関しては,種族III星の誕生を,3次元階層格子流体計算によって調べ,多くのものが連星系として誕生する可能性を指摘した。これは,電離光子の放射源として重要な役割を果たす。宇宙再電離については,6次元輻射輸送計算によってACDM宇宙における非一様宇宙の再電離過程を計算し,WMAPで示唆される早期再電離に必要な紫外線強度とその進化を見積もった。その結果,赤方偏移20前後の時期に,赤方偏移5の宇宙と同程度の背景紫外線が必要であることがわかった。また,紫外線輻射場中で銀河形成の問題を,長特性線法輻射輸送計算とSPHを結合した数値計算コードによる輻射流体力学計算によって調べた。計算の結果,10^8M_【of sun】以下のゆらぎは,バリオン成分のほとんどが背景紫外線によって蒸発してしまい銀河にはなりえないことがわかった。一方で,10^<8-9>M_【of sun】のゆらぎは,背景紫外線の中にあっても,高密度ピークが自己遮蔽され,これによって星が誕生し,矮小銀河形成につながることがわかった。この結果は,天の川銀河の周りに存在する矮小銀河の数が,ACDM宇宙で予言される数よりも少なくなっているという問題に対して,解決の糸口を与えるものである。
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原始太陽系星雲中の衝撃波によるコンドリュール形成過程の研究
研究課題/領域番号：14740284 2002年 - 2004年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
中本 泰史
配分額：2400000円 （ 直接経費：2400000円 ）
本年度は,高速気流中での液滴の力学的安定性の解析,コンドリュール形成にとって適切な熱履歴を再現できる衝撃波の光学的条件,などの点についての研究を進めた.
コンドリュールの衝撃波加熱形成モデルでは,衝撃波面通過後,ダスト粒子は表面から順に加熱され溶融する.したがって一時的に,表面が液体,内部が固体という構造になることが期待される.このような部分溶融状態の液滴が,高速気流中で力学的に安定に存在出来るのかどうかという問題を,線型化した流体力学方程式を解析的に解くことによって調べた.まず,液体マントル-固体コア構造の粒子のうち,液体マントルの内部流や変形についての解析的な解を求めた.次にこの解を用いて,液体マントルがはぎ取られる条件を調べた.その結果,一般に,粒子のサイズが大きい場合には剥ぎ取りが起きることがわかった.さらに,衝撃波加熱モデルで粒子を加熱できる条件を満たす衝撃波において剥ぎ取りが起きない最大サイズを求めたところ,約1mm程度となることがわかった.これは実際に観測されているコンドリュールの最大サイズとほぼ一致している.したがって,コンドリュールの最大サイズは液滴部の剥ぎ取りによって決まったと考えられる.
一方,コンドリュールを形成するためには適切な熱履歴が必要であると考えられている.従来は,冷却率だけが問題になっていたが,最近,加熱率にも観測的に制限が与えられた.本研究では,冷却率と加熱率の2つが同時に満たされる条件を調べた.その結果,密度が比較的低く衝撃波速度が大きい衝撃波の場合にのみ,両方の条件が満たされることがわかった.これは,コンドリュールを形成をした衝撃波の生成条件を明らかにする上で,極めて重要な知見であると思われる. -
多次元輻射輸送計算による原始星系の現象論的解明
研究課題/領域番号：12740118 2000年 - 2001年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
中本 泰史
配分額：2100000円 （ 直接経費：2100000円 ）
本研究の目的は,2次元および3次元の輻射輸送計算を行って複雑な密度分布を持つ系からの輻射輸送を正確に求め,それを利用して観測される原始星の性質を明らかにすることであった.この目的のためには,まず,計算手法を確立させる必要があった.
本研究において,2次元の輻射平衡計算コードが完成し,実用に供されるようになった.このコードを用いてシミュレーションを行った結果,次のような新たな知見が得られた.
1.原始星の真の光度と観測される光度とは異なるものであること.そしてそれは,天体の観測角度に依存していること.またさらに,それらの依存性も定量的に明らかにした.
2.観測されている天体のスペクトルを用いて,天体の観測角度を推定する手法を考案した.
3.従来知られていた原始星の現象論的な分類と,天体の実際の物理的状態との間の関係が,単純ではないことを見出した.これは,物理的には異なる天体が,観測的には同じカテゴリの天体として現象論的に分類されている可能性があることを示唆している.
以上の成果をふまえ,今後はさらに定量的に,観測される情報から各天体の真の物理的な姿を明らかにする手法を開発することを試みたい.また,その手法を多数の原始星候補天体に適用し,原始星の真の姿を解明すること,およびそれらの統計的な性質を明らかにすることが必要であると思われる.
なお,本研究の副産物として,多次元輻射輸送計算の手法を3次元非一様密度分布初期宇宙における光再電離過程に応用した研究においても成果が得られたことを特に付記しておきたい.またさらに,原始星において形成されると予想されている原始惑星系円盤内の現象により,現在隕石に見られる特徴的な構造(コンドリュール)が形成される可能性があることも明らかになった. -
3次元輻射輸送によるクェーサー吸収線系の研究
研究課題/領域番号：11640225 1999年 - 2001年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
梅村 雅之, 中本 泰史
配分額：3600000円 （ 直接経費：3600000円 ）
クェーサースペクトルに見られるLyα吸収線系は,宇宙の局所的高密度領域を見ているという考えが注目されてきた。しかし,これまでの解析では,非一様宇宙の中での電離光子の伝播は正確に扱われてこなかった。我々は,非一様宇宙における電離光子の伝播とそれに伴う宇宙再電離過程を調べるために,3次元輻射輸送計算を行った。この計算結果を用い,観測されているスペクトルと同等のクェーサー吸収線系をシミュレートし,観測と直接比較するによって宇宙の再電離過程についての知見を得た。まず,Lyα吸収線系の解析によって,いわゆるGunn-Peterson効果は,低分散分光観測をした場合の吸収線のoverlapping効果としてしか現れず,波長分解能1万以上の観測では,Continum Depression(D_A)が宇宙の電離状態を表す良い指標になることがわかった。観測されている100近いクェーサースペクトルから,D_Aはz〜4を境に,赤方偏移の増加と共に急激に1に近づくため,宇宙再電離の時期がこの辺りであることが示唆される。しかし,シミュレーションとの比較の結果,宇宙再電離の時期は,この急激な増加の時期には対応しておらず,z_<reion>>7でなければならないことがわかった。さらに,宇宙背景紫外線強度がz>4で急激に弱くなっていなければならないことも明らかになった。一方で,Lyαは高密度宇宙では減衰が強く起りすぎるため,高赤方偏移の電離状態を細かく調べるのには不向きであることも判明した。例えば宇宙が99%以上電離された状態にあっても,LyαのContinum DepressionはD_A〜1になってしまう。よって,z>4の宇宙の物質状態を詳しく知るには,(1)輝線が観測でき,(2)Lyαよりオパシティが小さく,(3)ダストによる減光が小さい,という3条件を満たす輻射性遷移を用いるのが理想的であると言える。3番目の条件は,高赤方偏移天体がダストで覆われている可能性が高いことを考慮したものである。この3条件に最も適合したものはHαである。実際,Hα吸収線系をシミュレートした結果,HαのContinum Depressionは,宇宙の再電離史を良くトレースできることがわかった。4<z<10では,Hα吸収線系の波長は,すばるIRCSでの観測が可能な波長帯に入る。
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3次元輻射輸送を考慮した銀河形成過程の解明
研究課題/領域番号：10740093 1998年 - 1999年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
中本 泰史
配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）
宇宙の再電離過程は,宇宙で最初に形成された天体から放射された紫外線により引き起こされると考えられる.その紫外線が周囲に伝播していきガスを電離するという過程が,周囲のガスのその後の進化を左右する.このため,従来から紫外線の輻射輸送過程が調べられてきた.しかし輻射輸送は一般に計算が難しいので,従来の計算は1次元平板や1次元球対称などの簡単な幾何学的形状の場合がおもであった.いっぽう実際の初期宇宙においては密度が3次元的揺らぎを持っており,それらの密度揺らぎの程度・進化を明らかにすることが,その後の天体形成過程を解明するためには必要である.そこで本研究では,宇宙誕生後10億年程度の時期における宇宙の再電離過程を,3次元空間内の輻射輸送を正確に解くことによって調べた.その結果,宇宙の再電離は従来考えられていたよりもゆっくりとした現象として進行することがわかった.そしてこれは,3次元的に分布している密度の高い領域による紫外線の遮蔽効果によるものであることがわかった.
さらには,観測されるライマンアルファ線の分布と数値シミュレーション結果を比較することにより,宇宙の再電離の時期およびそのときの紫外線強度の関係を明らかにすることが出来た.それによれば,赤方偏移z=7からz=5にかけて紫外線強度が2桁以上にわたって強くなったこと,そしてそれによって宇宙の電離が進行することがわかった.これにより,宇宙の最初の紫外線源の生成時期およびその進化を明らかにするための重要な手がかりが得られた.
また一方,ここで開発した輻射輸送の数値計算法を他の天体の研究にも応用した.星形成の初期段階におけるフィラメント状星間雲の重力収縮過程を輻射流体力学的に数値計算し,最初の静水圧平衡天体の形成過程を明らかにした.また,原始星やTタウリ型星周囲の密度構造を,観測されるスペクトルと2次元軸対称輻射平衡計算との比較により求めることに成功した. -
輻射流体力学計算法の開発と星・惑星系形成問題への応用
研究課題/領域番号：08740168 1996年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
中本 泰史
配分額：900000円 （ 直接経費：900000円 ）
2次元軸対称および3次元の流れを計算できる,多次元輻射流体力学計算コードの開発を行った.本研究で確立を目指した計算法は従来行われていた近似法とは全く異なり,光学的に厚い状況から薄い状況まで,均一のアルゴリズムで計算することが出来る計算法である.従って星・惑星系形成問題のように,初期には全領域で光学的に薄い状況ながら後期には一部で光学的に厚くなり一部は光学的に薄いままであるような問題を計算するのに,最も適した計算法である.
本奨励研究に支援された今年度の研究では,計算法の骨格部分のコーディング及び試験,ベクトル並列型大型計算機および超並列型大型計算機への実装および試験,などが行われた.これらのコーディングと試験の結果,本計算法は当初の予想通り,光学的厚さに関して広い状況にわたって精度の良い結果を与えることが確認できた.
一方,本計算法は非常に多くの計算量とメモリを消費する.これらを低減することが,実際の計算を大量に行う際には必要となってくるため,計算コードの効率化にも取り組んだ.その結果,計算法の中で最も計算量を必要とする部分については,ベクトル並列型大型計算機,超並列型大型計算機それぞれに対して,非常に効率の良い計算アルゴリズムを発見することが出来た.今後は他の部分についても効率化を図っていく予定である.
計算コードはほぼ完成しつつある段階であるが,それを科学的問題に応用した計算は,残念ながらまだなされていない.しかし,本計算コードを応用して計算できる興味深い問題は,星・惑星系形成問題に限らず,種々の分野に渡って数多くあることも明らかになってきた.今後はそういった問題に積極的に挑戦していきたいと考えている. -
Formation of Meteorites(Chondrules)
資金種別：競争的資金
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隕石(コンドリュール)の形成過程
資金種別：競争的資金
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Reionization of the Universe
資金種別：競争的資金
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宇宙の再電離過程
資金種別：競争的資金
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原始星の構造と進化に関する研究
資金種別：競争的資金
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Study on the Structure and Evolution of Protostars
資金種別：競争的資金