研究者詳細

顔写真

オオムカイ　カズユキ
大向　一行
Kazuyuki Omukai
所属
大学院理学研究科　天文学専攻　理論天体物理学講座
職名
教授
学位

  • 博士（理学） （京都大学）

経歴 1

  • 2013年4月 ～ 継続中
    東北大学　大学院理学研究科 天文学専攻　教授

研究キーワード 2

  • 宇宙物理学

  • 天文学

研究分野 1

  • 自然科学一般 / 天文学 /

論文 120

  1. Massive Black Hole Seed Formation in Strong X-Ray Environments at High Redshift

    Kazutaka Kimura, Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　990　(2)　2025年9月10日

    DOI： 10.3847/1538-4357/adf2ad 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  2. Formation of supermassive stars and dense star clusters in metal-poor clouds exposed to strong FUV radiation

    Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　539　(3)　2561-2582　2025年5月

    DOI： 10.1093/mnras/staf598 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  3. Impact of the Lyα radiation force on super-Eddington accretion on to a massive black hole

    Takuya Mushano, Takumi Ogawa, Ken Ohsuga, Hidenobu Yajima, Kazuyuki Omukai

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(6)　1260-1269　2024年10月23日

    DOI： 10.1093/pasj/psae086 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  4. Gravitational collapse at low to moderate Mach numbers: The relationship between star formation efficiency and the fraction of mass in the massive object

    Jorge Saavedra-Bastidas, Dominik R. G. Schleicher, Ralf S. Klessen, Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai, Thomas Peters, Lewis R. Prole, Bastian Reinoso, Rafeel Riaz, Paulo Solar

    ASTRONOMY & ASTROPHYSICS　690　2024年10月7日

    DOI： 10.1051/0004-6361/202450409 　

    ISSN：0004-6361

    eISSN：1432-0746

  5. The Impact of Stellar Radiative Feedback on Formation of Young Massive Clusters via Fast H <sc>i</sc> Gas Collisions

    Ryunosuke Maeda, Tsuyoshi Inoue, Kazuyuki Omukai, Yasuo Fukui, Kisetsu Tsuge

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　971　(1)　2024年8月1日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad5a05 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  6. First star formation in extremely early epochs

    Mana Ito, Kazuyuki Omukai

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(4)　850-862　2024年7月5日

    DOI： 10.1093/pasj/psae054 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  7. Impact of turbulent magnetic fields on disk formation and fragmentation in first star formation

    Kenji Eric Sadanari, Kazuyuki Omukai, Kazuyuki Sugimura, Tomoaki Matsumoto, Kengo Tomida

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(4)　823-840　2024年6月21日

    DOI： 10.1093/pasj/psae051 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  8. Impact of radiative feedback on the initial mass function of metal-poor stars

    Sunmyon Chon, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Raffaella Schneider

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　530　(3)　2453-2474　2024年4月25日

    DOI： 10.1093/mnras/stae1027 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  9. Exploring the nature of UV-bright z ≳ 10 galaxies detected by JWST: star formation, black hole accretion, or a non-universal IMF?

    Alessandro Trinca, Raffaella Schneider, Rosa Valiante, Luca Graziani, Arianna Ferrotti, Kazuyuki Omukai, Sunmyon Chon

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　529　(4)　3563-3581　2024年3月23日

    DOI： 10.1093/mnras/stae651 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  10. Formation of Massive and Wide First-star Binaries in Radiation Hydrodynamic Simulations

    Kazuyuki Sugimura, Tomoaki Matsumoto, Takashi Hosokawa, Shingo Hirano, Kazuyuki Omukai

    The Astrophysical Journal　959　(1)　17-17　2023年11月30日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad02fc 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

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    Abstract We study the formation of Population III stars by performing radiation hydrodynamic simulations for three different initial clouds extracted from cosmological hydrodynamic simulations. Starting from the cloud collapse stage, we follow the growth of protostars by accretion for ∼105 yr until the radiative feedback from the protostars suppresses the accretion and the stellar properties are nearly fixed. We find that Population III stars form in massive and wide binary/small-multiple stellar systems, with masses &gt;30 M⊙ and separations &gt;2000 au. We also find that the properties of the final stellar system correlate with those of the initial clouds: the total mass increases with the cloud-scale accretion rate, and the angular momentum of the binary orbit matches that of the initial cloud. While the total mass of the system in our simulations is consistent with our previous single-star formation simulations, individual masses are lower due to mass sharing, suggesting potential modification in the extent of feedback from Population III stars in the subsequent evolution of the Universe. We also identify such systems as mini-binaries embedded in a wider outer multiple-star system, which could evolve into progenitors for observed gravitational wave events.

  11. Metallicity Dependence of Molecular Cloud Hierarchical Structure at Early Evolutionary Stages

    Masato I. N. Kobayashi, Kazunari Iwasaki, Kengo Tomida, Tsuyoshi Inoue, Kazuyuki Omukai, Kazuki Tokuda

    The Astrophysical Journal　954　(1)　38-38　2023年8月22日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/ace34e 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

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    Abstract The formation of molecular clouds out of H i gas is the first step toward star formation. Its metallicity dependence plays a key role in determining star formation throughout cosmic history. Previous theoretical studies with detailed chemical networks calculate thermal equilibrium states and/or thermal evolution under one-zone collapsing background. The molecular cloud formation in reality, however, involves supersonic flows, and thus resolving the cloud internal turbulence/density structure in three dimensions is still essential. We here perform magnetohydrodynamics simulations of 20 km s−1 converging flows of warm neutral medium (WNM) with 1 μG mean magnetic field in the metallicity range from the solar (1.0 Z⊙) to 0.2 Z⊙ environment. The cold neutral medium (CNM) clumps form faster with higher metallicity due to more efficient cooling. Meanwhile, their mass functions commonly follow ${dn}/{dm}\propto {m}^{-1.7}$ at three cooling times regardless of the metallicity. Their total turbulence power also commonly shows the Kolmogorov spectrum with its 80% in the solenoidal mode, while the CNM volume alone indicates the transition toward Larson’s law. These similarities measured at the same time in units of the cooling time suggest that the molecular cloud formation directly from the WNM alone requires a longer physical time in a lower-metallicity environment in the 1.0–0.2 Z⊙ range. To explain the rapid formation of molecular clouds and subsequent massive star formation possibly within ≲10 Myr as observed in the Large/Small Magellanic Clouds, the H i gas already contains CNM volume instead of pure WNM.

  12. Vanishing Love numbers of black holes in general relativity: From spacetime conformal symmetry of a two-dimensional reduced geometry 査読有り

    Takuya Katagiri, Masashi Kimura, Hiroyuki Nakano, Kazuyuki Omukai

    Physical Review D　107　(12)　2023年6月14日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physrevd.107.124030 　

    ISSN：2470-0010

    eISSN：2470-0029

  13. A needle in a haystack? Catching Population III stars in the epoch of reionization: I. Population III star-forming environments

    Alessandra Venditti, Luca Graziani, Raffaella Schneider, Laura Pentericci, Claudia Di Cesare, Umberto Maio, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　522　(3)　3809-3830　2023年5月2日

    DOI： 10.1093/mnras/stad1201 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  14. Direct-collapse black hole formation induced by internal radiation of host haloes 査読有り

    Gen Chiaki, Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai, Alessandro Trinca, Raffaella Schneider, Rosa Valiante

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　521　(2)　2845-2859　2023年3月6日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/mnras/stad689 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

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    ABSTRACT We estimate the fraction of haloes that host supermassive black holes (SMBHs) forming through the direct-collapse (DC) scenario by using cosmological N-body simulations combined with a semi-analytic model for galaxy evolution. While in most of earlier studies, the occurrence of DC is limited only in chemically pristine haloes, we here suppose that DC can occur also in haloes with metallicity below a threshold value Zth = 0–10−3 Z⊙, considering the supercompetitive accretion pathway for DC black hole (DCBH) formation. In addition, we consider for the first time, the effect of Lyman–Werner (LW) radiation from stars within host haloes, i.e. internal radiation. We find that with low threshold metallicities of Zth ≤ 10−4 Z⊙, the inclusion of internal radiation rather reduces the number density of DCBHs from 0.2–0.3 to 0.03–0.06 Mpc−3. This is because star formation is suppressed due to self-regulation, and the LW flux emitted by neighbouring haloes is reduced. Only when Zth is as high as 10−3 Z⊙, internal radiation enhances the number density of DCBHs from 0.4 to 1 Mpc−3, thereby decreasing the threshold halo mass above which at least one DCBH forms from 2 × 109 to 9 × 108 M⊙. We also find that haloes with Mhalo ≳ 1011–1012 M⊙ can host more than one DCBH at z = 0. This indicates that the DC scenario alone can explain the observed number of SMBH-hosting galaxies.

  15. Non-ideal magnetohydrodynamic simulations of the first star formation: the effect of ambipolar diffusion 査読有り

    Kenji Eric Sadanari, Kazuyuki Omukai, Kazuyuki Sugimura, Tomoaki Matsumoto, Kengo Tomida

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　2022年12月30日

    DOI： 10.1093/mnras/stac3724 　

  16. Protostellar-disc fragmentation across all metallicities 査読有り

    Ryoki Matsukoba, Kei E. Tanaka, Kazuyuki Omukai, Eduard Vorobyov, Takashi Hosokawa

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　515　(4)　5506-5522　2022年8月

    DOI： 10.1093/mnras/stac2161 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  17. Impact of the cosmic background radiation on the initial mass function of metal-poor stars 査読有り

    Sunmyon Chon, Haruka Ono, Kazuyuki Omukai, Raffaella Schneider

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　514　(3)　4639-4654　2022年7月

    DOI： 10.1093/mnras/stac1549 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  18. Merger Rate Density of Binary Black Holes through Isolated Population I, II, III and Extremely Metal-poor Binary Star Evolution 査読有り

    Ataru Tanikawa, Takashi Yoshida, Tomoya Kinugawa, Alessandro A. Trani, Takashi Hosokawa, Hajime Susa, Kazuyuki Omukai

    The Astrophysical Journal　926　(1)　83-83　2022年2月1日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ac4247 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  19. Transition of the initial mass function in the metal-poor environments 査読有り

    Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai, Raffaella Schneider

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　508　(3)　4175-4192　2021年9月7日

    DOI： 10.1093/mnras/stab2497 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  20. Light, medium-weight, or heavy? The nature of the first supermassive black hole seeds 査読有り

    Federica Sassano, Raffaella Schneider, Rosa Valiante, Kohei Inayoshi, Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai, Lucio Mayer, Pedro R. Capelo

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　506　(1)　613-632　2021年9月

    DOI： 10.1093/mnras/stab1737 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  21. Radiation hydrodynamics simulations of line-driven AGN disc winds: metallicity dependence and black hole growth 査読有り

    Mariko Nomura, Kazuyuki Omukai, Ken Ohsuga

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　507　(1)　904-913　2021年8月19日

    DOI： 10.1093/mnras/stab2214 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  22. Magnetohydrodynamic effect on first star formation: prestellar core collapse and protostar formation 査読有り

    Kenji Eric Sadanari, Kazuyuki Omukai, Kazuyuki Sugimura, Tomoaki Matsumoto, Kengo Tomida

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　505　(3)　4197-4214　2021年5月7日

    DOI： 10.1093/mnras/stab1330 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  23. Formation of the first galaxies in the aftermath of the first supernovae 査読有り

    Makito Abe, Hidenobu Yajima, Sadegh Khochfar, Claudio Dalla Vecchia, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　508　(3)　3226-3238　2021年5月6日

    DOI： 10.1093/mnras/stab2637 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  24. Signatures of Hierarchical Mergers in Black Hole Spin and Mass distribution 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Zoltán Haiman, Imre Bartos, Bence Kocsis, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　507　(3)　3362-3380　2021年4月19日

    DOI： 10.1093/mnras/stab2315 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  25. Gravitational Wave Physics and Astronomy in the nascent era 査読有り

    Makoto Arimoto, Hideki Asada, Michael L. Cherry, Michiko S. Fujii, Yasushi Fukazawa, Akira Harada, Kazuhiro Hayama, Takashi Hosokawa, Kunihito Ioka, Yoichi Itoh, Nobuyuki Kanda, Koji S. Kawabata, Kyohei Kawaguchi, Nobuyuki Kawai, Tsutomu Kobayashi, Kazunori Kohri, Yusuke Koshio, Kei Kotake, Jun Kumamoto, Masahiro N. Machida, Hideo Matsufuru, Tatehiro Mihara, Masaki Mori, Tomoki Morokuma, Shinji Mukohyama, Hiroyuki Nakano, Tatsuya Narikawa, Hitoshi Negoro, Atsushi Nishizawa, Takayuki Ohgami, Kazuyuki Omukai, Takanori Sakamoto, Shigeyuki Sako, Mahito Sasada, Yuichiro Sekiguchi, Motoko Serino, Jiro Soda, Satoshi Sugita, Kohsuke Sumiyoshi, Hajime Susa, Teruaki Suyama, Hirotaka Takahashi, Kazuya Takahashi, Tomoya Takiwaki, Takahiro Tanaka, Masaomi Tanaka, Ataru Tanikawa, Nozomu Tominaga, Nami Uchikata, Yousuke Utsumi, Mark R. Vagins, Kei Yamada, Michitoshi Yoshida

    PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS　2021年4月6日

    DOI： 10.1093/ptep/ptab042 　

    ISSN：2050-3911

  26. Cosmological direct-collapse black hole formation sites hostile for their growth 査読有り

    Sunmyon Chon, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　502　(1)　700-713　2021年3月

    DOI： 10.1093/mnras/stab061 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  27. Ionization degree and magnetic diffusivity in star-forming clouds with different metallicities 査読有り

    Daisuke Nakauchi, Kazuyuki Omukai, Hajime Susa

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　502　(3)　3394-3416　2021年1月26日

    DOI： 10.1093/mnras/stab248 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  28. Eccentric Black Hole Mergers in Active Galactic Nuclei 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Bence Kocsis, Zoltán Haiman, Imre Bartos, Kazuyuki Omukai, Johan Samsing

    The Astrophysical Journal　907　(1)　L20-L20　2021年1月21日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/abd4d3 　

    eISSN：2041-8213

  29. Disc fragmentation and intermittent accretion on to supermassive stars 査読有り

    Ryoki Matsukoba, Eduard I Vorobyov, Kazuyuki Sugimura, Sunmyon Chon, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　500　(3)　4126-4138　2020年12月4日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/mnras/staa3462 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

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    <title>ABSTRACT</title> Supermassive stars (SMSs) with ∼104–105 M⊙ are candidate objects for the origin of supermassive black holes observed at redshift z &amp;gt; 6. They are supposed to form in primordial-gas clouds that provide the central stars with gas at a high accretion rate, but their growth may be terminated in the middle due to the stellar ionizing radiation if the accretion is intermittent and its quiescent periods are longer than the Kelvin–Helmholtz (KH) time-scales at the stellar surfaces. In this paper, we examine the role of the ionizing radiation feedback based on the accretion history in two possible SMS-forming clouds extracted from cosmological simulations, following their evolution with vertically integrated two-dimensional hydrodynamic simulations with detailed thermal and chemical models. The consistent treatment of the gas thermal evolution is crucial for obtaining the realistic accretion history, as we demonstrate by performing an additional run with a barotropic equation of state, in which the fluctuation of the accretion rate is artificially suppressed. We find that although the accretion becomes intermittent due to the formation of spiral arms and clumps in gravitationally unstable discs, the quiescent periods are always shorter than the KH time-scales, implying that SMSs can form without affected by the ionizing radiation.

  30. Mass-gap Mergers in Active Galactic Nuclei 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Bence Kocsis, Zoltan Haiman, Imre Bartos, Kazuyuki Omukai, Johan Samsing

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　908　(2)　2020年11月30日

    DOI： 10.3847/1538-4357/abd555 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  31. Pulsation-driven Mass Loss from Massive Stars behind Stellar Mergers in Metal-poor Dense Clusters 査読有り

    Daisuke Nakauchi, Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    The Astrophysical Journal　902　(1)　81-81　2020年10月1日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/abb463 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  32. Star cluster formation and cloud dispersal by radiative feedback: dependence on metallicity and compactness 査読有り

    Hajime Fukushima, Hidenobu Yajima, Kazuyuki Sugimura, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Tomoaki Matsumoto

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　497　(3)　3830-3845　2020年9月21日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/mnras/staa2062 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

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    <title>ABSTRACT</title> We study star cluster formation in various environments with different metallicities and column densities by performing a suite of 3D radiation hydrodynamics simulations. We find that the photoionization feedback from massive stars controls the star formation efficiency (SFE) in a star-forming cloud, and its impact sensitively depends on the gas metallicity Z and initial cloud surface density Σ. At Z = 1 Z⊙, SFE increases as a power law from 0.03 at Σ = 10 M⊙ pc−2 to 0.3 at $\Sigma = 300\,\mathrm{M}_{\odot }\, {\rm pc^{-2 } }$. In low-metallicity cases $10^{-2}\!-\!10^{-1}\, \mathrm{Z}_{\odot }$, star clusters form from atomic warm gases because the molecule formation time is not short enough with respect to the cooling or dynamical time. In addition, the whole cloud is disrupted more easily by expanding H ii bubbles that have higher temperature owing to less efficient cooling. With smaller dust attenuation, the ionizing radiation feedback from nearby massive stars is stronger and terminate star formation in dense clumps. These effects result in inefficient star formation in low-metallicity environments: the SFE drops by a factor of ∼3 at Z = 10−2 Z⊙ compared to the results for Z = 1 Z⊙, regardless of Σ. Newborn star clusters are also gravitationally less bound. We further develop a new semi-analytical model that can reproduce the simulation results well, particularly the observed dependencies of the SFEs on the cloud surface densities and metallicities.

  33. Accretion bursts in low-metallicity protostellar disks

    E. I. Vorobyov, V. G. Elbakyan, K. Omukai, T. Hosokawa, R. Matsukoba, M. Guedel

    ASTRONOMY & ASTROPHYSICS　641　A72-A72　2020年6月30日

    DOI： 10.1051/0004-6361/202038354 　

    ISSN：0004-6361

    eISSN：1432-0746

  34. Thermal evolution of protoplanetary disks: from β-cooling to decoupled gas and dust temperatures

    Eduard I. Vorobyov, Ryoki Matsukoba, Kazuyuki Omukai, Manuel Guedel

    Astronomy & Astrophysics　638　A102-A102　2020年6月

    出版者・発行元： EDP Sciences

    DOI： 10.1051/0004-6361/202037841 　

    ISSN：0004-6361

    eISSN：1432-0746

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    <italic>Aims.</italic> We explore the long-term evolution of young protoplanetary disks with different approaches to computing the thermal structure determined by various cooling and heating processes in the disk and its surroundings. <italic>Methods.</italic> Numerical hydrodynamics simulations in the thin-disk limit were complemented with three thermal evolution schemes: a simplified <italic>β</italic>-cooling approach with and without irradiation, where the rate of disk cooling is proportional to the local dynamical time; a fiducial model with equal dust and gas temperatures calculated taking viscous heating, irradiation, and radiative cooling into account; and a more sophisticated approach allowing decoupled dust and gas temperatures. <italic>Results.</italic> We found that the gas temperature may significantly exceed that of dust in the outer regions of young disks thanks to additional compressional heating caused by the infalling envelope material in the early stages of disk evolution and slow collisional exchange of energy between gas and dust in low-density disk regions. However, the outer envelope shows an inverse trend, with the gas temperatures dropping below that of dust. The global disk evolution is only weakly sensitive to temperature decoupling. Nevertheless, separate dust and gas temperatures may affect the chemical composition, dust evolution, and disk mass estimates. Constant-<italic>β</italic> models without stellar and background irradiation fail to reproduce the disk evolution with more sophisticated thermal schemes because of the intrinsically variable nature of the <italic>β</italic>-parameter. Constant-<italic>β</italic> models with irradiation more closely match the dynamical and thermal evolution, but the agreement is still incomplete. <italic>Conclusions.</italic> Models allowing separate dust and gas temperatures are needed when emphasis is placed on the chemical or dust evolution in protoplanetary disks, particularly in subsolar metallicity environments.

  35. Supermassive star formation via super competitive accretion in slightly metal-enriched clouds

    Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　494　(2)　2851-2860　2020年5月

    DOI： 10.1093/mnras/staa863 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  36. The Birth of a Massive First-Star Binary 査読有り

    Kazuyuki Sugimura, Tomoaki Matsumoto, Takashi Hosokawa, Shingo Hirano, Kazuyuki Omukai

    The Astrophysical Journal Letters　892　(1)　L14-L18　2020年1月31日

    DOI： 10.3847/2041-8213/ab7d37 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

  37. First galaxy SED: Contribution from pre-main-sequence stars

    Hiroto Mitani, Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Takashi Hosokawa

    Proceedings of the International Astronomical Union　15　(S341)　287-288　2019年11月

    出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)

    DOI： 10.1017/s174392131900259x 　

    ISSN：1743-9213

    eISSN：1743-9221

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    Abstract We calculate the spectral energy distribution of the first galaxies which contain pre-main-sequence stars by using the stellar evolution code Modules for Experiments in Stellar Astrophysics, the spectra model BT-Settl, and the stellar population synthesis code PEGASE. We calculate the galaxy spectral energy distribution for Salpeter Initial Mass Function. We find that very young first galaxies are bright also in mid-infrared, and the contribution of pre-main-sequence stars can be significant over 0.1 Myr after a star-formation episode.

  38. Condition for low-mass star formation in shock-compressed metal-poor clouds

    Daisuke Nakauchi, Kazuyuki Omukai, Raffaella Schneider

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　480　(1)　1043-1056　2018年10月

    DOI： 10.1093/mnras/sty1911 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  39. Probing the High-Redshift Universe with SPICA: Toward the Epoch of Reionization and Beyond

    E. Egami, S. Gallerani, R. Schneider, A. Pallottini, L. Vallini, E. Sobacchi, A. Ferrara, S. Bianchi, M. Bocchio, S. Marassi, L. Armus, L. Spinoglio, A. W. Blain, M. Bradford, D. L. Clements, H. Dannerbauer, J. A. Fernández-Ontiveros, E. González-Alfonso, M. J. Griffin, C. Gruppioni, H. Kaneda, K. Kohno, S. C. Madden, H. Matsuhara, P. Najarro, T. Nakagawa, S. Oliver, K. Omukai, T. Onaka, C. Pearson, I. Perez-Fournon, P. G. Pérez-González, D. Schaerer, D. Scott, S. Serjeant, J. D. Smith, F. F. S. van der Tak, T. Wada, H. Yajima

    Publications of the Astronomical Society of Australia　35　2018年9月20日

    DOI： 10.1017/pasa.2018.41 　

    ISSN：1323-3580

    eISSN：1448-6083

  40. Primordial protostars accreting beyond the ΩΓ-limit: radiation effect around the star-disc boundary 査読有り

    S. Z. Takahashi, K. Omukai

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　472　(1)　532-541　2017年8月2日

    DOI： 10.1093/mnras/stx1988 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  41. Fates of the dense cores formed by fragmentation of filaments: do they fragment again or not? 査読有り

    Kazuyuki Sugimura, Yurina Mizuno, Tomoaki Matsumoto, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　469　(4)　4022-4033　2017年4月27日

    DOI： 10.1093/mnras/stx1129 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  42. Supermassive star formation with non-LTE primordial-gas chemistry

    K. Sugimura, C. M. Coppola, K. Omukai, D. Galli, F. Palla

    Memorie della Societa Astronomica Italiana - Journal of the Italian Astronomical Society　88　(4)　860-861　2017年

    出版者・発行元： Societa Astronomica Italiana

    ISSN：1824-016X

  43. Triggering the formation of direct collapse black holes by their congeners 査読有り

    Bin Yue, Andrea Ferrara, Fabio Pacucci, Kuzuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　838　(2)　article id. 111-17 pp.　2016年12月23日

    DOI： 10.3847/1538-4357/aa6627 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  44. Do Stellar Winds Prevent the Formation of Supermassive Stars by Accretion? 査読有り

    Daisuke Nakauchi, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Hideyuki Saio, Ken'ichi Nomoto

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　465　(4)　5016-5025　2016年11月29日

    DOI： 10.1093/mnras/stw3114 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  45. Limits on Pop III star formation with the most iron-poor stars 査読有り

    M. de Bennassuti, S. Salvadori, R. Schneider, R. Valiante, K. Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　465　(1)　926-940　2016年10月18日

    DOI： 10.1093/mnras/stw2687 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  46. Rapid Black Hole Growth under Anisotropic Radiation Feedback 査読有り

    Kazuyuki Sugimura, Takashi Hosokawa, Hidenobu Yajima, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　469　(1)　62-79　2016年10月11日

    DOI： 10.1093/mnras/stx769 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  47. The Final Fates of Accreting Supermassive Stars 査読有り

    Hideyuki Umeda, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Naoki Yoshida

    ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS　830　(2)　L34　2016年9月14日

    DOI： 10.3847/2041-8205/830/2/L34 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

  48. From the first stars to the first black holes 査読有り

    Rosa Valiante, Raffaella Schneider, Marta Volonteri, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　457　(3)　3356-3371　2016年1月28日

    DOI： 10.1093/mnras/stw225 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  49. Supermassive star formation via episodic accretion: protostellar disc instability and radiative feedback efficiency 査読有り

    Yuya Sakurai, Eduard I. Vorobyov, Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Harold W. Yorke

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　459　(2)　1137-1145　2015年11月19日

    DOI： 10.1093/mnras/stw637 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  50. Formation of Massive Primordial Stars: Intermittent UV Feedback with Episodic Mass Accretion 査読有り

    Takashi Hosokawa, Shingo Hirano, Rolf Kuiper, Harold W. Yorke, Kazuyuki Omukai, Naoki Yoshida

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　824　(2)　id.119　2015年10月6日

    DOI： 10.3847/0004-637X/824/2/119 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  51. Impact of dust cooling on direct collapse black hole formation 査読有り

    M. A. Latif, K. Omukai, M. Habouzit, D. R. G. Schleicher, M. Volonteri

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　823　(1)　id.40　2015年9月23日

    DOI： 10.3847/0004-637X/823/1/40 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  52. Role of the H$_2^+$ channel in the primordial star formation under strong radiation field and the critical intensity for the supermassive star formation 査読有り

    Kazuyuki Sugimura, Carla M. Coppola, Kazuyuki Omukai, Daniele Galli, Francesco Palla

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　456　(1)　270-277　2015年9月15日

    DOI： 10.1093/mnras/stv2655 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  53. Primordial Star Formation under the Influence of Far Ultraviolet Radiation: 1540 Cosmological Halos and the Stellar Mass Distribution 査読有り

    Shingo Hirano, Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Harold W. Yorke

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　448　(1)　568-587　2015年1月7日

    DOI： 10.1093/mnras/stv044 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  54. Dissipation of magnetic fields in star-forming clouds with different metallicities 査読有り

    Hajime Susa, Kentaro Doi, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　801　(1)　id.13　2014年12月31日

    DOI： 10.1088/0004-637X/801/1/13 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  55. Thermal instability and multi-phase interstellar medium in the first galaxies 査読有り

    Tsuyoshi Inoue, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　805　(1)　id.73　2014年12月18日

    DOI： 10.1088/0004-637X/805/1/73 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  56. Supernova dust formation and the grain growth in the early universe: The critical metallicity for low-mass star formation 査読有り

    Gen Chiaki, Stefania Marassi, Takaya Nozawa, Naoki Yoshida, Raffaella Schneider, Kazuyuki Omukai, Marco Limongi, Alessandro Chieffi

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　446　(3)　2659-2672　2014年10月30日

    DOI： 10.1093/mnras/stu2298 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  57. The origin of the most iron-poor star 査読有り

    Stefania Marassi, Gen Chiaki, Raffaella Schneider, Marco Limongi, Kazuyuki Omukai, Takaya Nozawa, Alessandro Chieffi, Naoki Yoshida

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　794　(2)　id.100　2014年9月15日

    DOI： 10.1088/0004-637X/794/2/100 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  58. The critical radiation intensity for direct collapse black hole formation: dependence on the radiation spectral shape 査読有り

    Kazuyuki Sugimura, Kazuyuki Omukai, Akio K. Inoue

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　445　(1)　544-553　2014年7月15日

    DOI： 10.1093/mnras/stu1778 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  59. Conditions for HD Cooling in the First Galaxies Revisited: Interplay between Far-Ultraviolet and Cosmic Ray Feedback in Population III Star Formation 査読有り

    Daisuke Nakauchi, Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　442　(3)　2667-2679　2014年5月27日

    DOI： 10.1093/mnras/stu1042 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  60. Formation of an embryonic supermassive star in the first galaxy 査読有り

    Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai, Elizabeth J. Tasker

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　445　(1)　L109-L113　2014年4月17日

    DOI： 10.1093/mnrasl/slu151 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  61. Dust grain growth and the formation of the extremely primitive star SDSS J102915+172927 査読有り

    Gen Chiaki, Raffaella Schneider, Takaya Nozawa, Kazuyuki Omukai, Marco Limongi, Naoki Yoshida, Alessandro Chieffi

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　439　(3)　3121-3127　2014年1月20日

    DOI： 10.1093/mnras/stu178 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  62. Gravitational instability in protostellar disks at low metallicities 査読有り

    Kei E. I. Tanaka, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　439　(2)　1884-1896　2014年1月13日

    DOI： 10.1093/mnras/stu069 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  63. Formation of Primordial Supermassive Stars by Rapid Mass Accretion 査読有り

    Takashi Hosokawa, Harold W. Yorke, Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai, Naoki Yoshida

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　778　(2)　id.178　2013年8月21日

    DOI： 10.1088/0004-637X/778/2/178 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  64. One Hundred First Stars : Protostellar Evolution and the Final Masses 査読有り

    Shingo Hirano, Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida, Hideyuki Umeda, Kazuyuki Omukai, Gen Chiaki, Harold W. Yorke

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　781　(2)　id.60　2013年8月21日

    DOI： 10.1088/0004-637X/781/2/60 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  65. Photoevaporation of Circumstellar Disks Revisited: The Dust-Free Case 査読有り

    Kei E. I. Tanaka, Taishi Nakamoto, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　773　(2)　155　2013年6月27日

    DOI： 10.1088/0004-637X/773/2/155 　

    ISSN：0004-637X

  66. Pulsational instability of supergiant protostars: Do they grow supermassive by accretion? 査読有り

    Kohei Inayoshi, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　431　(4)　3036-3044　2013年2月25日

    DOI： 10.1093/mnras/stt362 　

    ISSN：0035-8711 1365-2966

  67. Protostellar Feedback and Final Mass of the Second-Generation Primordial Stars 査読有り

    Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Harold W. Yorke

    ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS　760　(2)　2012年10月10日

    DOI： 10.1088/2041-8205/760/2/L37 　

    ISSN：2041-8205

  68. Dissipation of magnetic fields in low-metallicity clouds Show affiliations

    Doi, Kentaro, Susa, Hajime, Omukai, Kazuyuki

    FIRST STARS IV - FROM HAYASHI TO THE FUTURE -. AIP Conference Proceedings　1480　349-351　2012年9月1日

    DOI： 10.1063/1.4754383 　

    ISSN：0094-243X

  69. Do the environmental conditions affect the dust-induced fragmentation in low-metallicity clouds ?: Effect of pre-ionization and far-ultraviolet/cosmic-ray fields 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　64　(5)　2012年5月1日

    DOI： 10.1093/pasj/64.5.114 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  70. The formation of the extremely primitive star SDSS J102915+172927 relies on dust 査読有り

    Raffaella Schneider, Kazuyuki Omukai, Marco Limongi, Andrea Ferrara, Ruben Salvaterra, Alessandro Chieffi, Simone Bianchi

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　423　(1)　L60-L64　2012年3月19日

    DOI： 10.1111/j.1745-3933.2012.01257.x 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  71. Rapidly Accreting Supergiant Protostars: Embryos of Supermassive Black Holes? 査読有り

    Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Harold W. Yorke

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　756　(1)　2012年3月12日

    DOI： 10.1088/0004-637X/756/1/93 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  72. Supermassive black hole formation by the cold accretion shocks in the first galaxies 査読有り

    Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　422　(3)　2539-2546　2012年2月24日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2012.20812.x 　

    ISSN：0035-8711

  73. Star Formation in the Early Universe

    Kazuyuki Omukai

    DEATH OF MASSIVE STARS: SUPERNOVAE AND GAMMA-RAY BURSTS　(279)　216-223　2012年

    DOI： 10.1017/S1743921312012951 　

    ISSN：1743-9213

  74. The Role of Dust in the Early Universe: The Nature of Cosmological Reionization Sources

    Daisuke Yamasawa, Asao Habe, Kazuyuki Omukai, Takashi Kozasa, Takaya Nozawa, Hiroyuki Hirashita

    FIRST STARS IV - FROM HAYASHI TO THE FUTURE　1480　448-450　2012年

    DOI： 10.1063/1.4754416 　

    ISSN：0094-243X

  75. Supermassive black hole formation by the cold accretion shocks in the first galaxies 査読有り

    K. Inayoshi, K. Omukai

    FIRST STARS IV - FROM HAYASHI TO THE FUTURE　1480　309-312　2012年

    DOI： 10.1063/1.4754373 　

    ISSN：0094-243X

  76. Radiative Feedback from Primordial Protostars and Final Mass of the First Stars 査読有り

    Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Naoki Yoshida, Harold W. Yorke

    FIRST STARS IV - FROM HAYASHI TO THE FUTURE　1480　91-96　2012年

    DOI： 10.1063/1.4754335 　

    ISSN：0094-243X

  77. Formation of the first stars in the universe 査読有り

    Naoki Yoshida, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS　2012　(1)　2012年

    DOI： 10.1093/ptep/pts022 　

    ISSN：2050-3911

  78. Variable Accretion Rates and Fluffy First Stars 査読有り

    Rowan J. Smith, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Simon C. O. Glover, Ralf S. Klessen

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　424　(1)　457-463　2011年12月18日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2012.21211.x 　

    ISSN：0035-8711

  79. Protostellar Feedback Halts the Growth of the First Stars in the Universe 国際誌 査読有り

    Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Naoki Yoshida, Harold W. Yorke

    SCIENCE　334　(6060)　1250-1253　2011年11月15日

    DOI： 10.1126/science.1207433 　

    ISSN：0036-8075

  80. Effect of cosmic ray/X-ray ionization on supermassive black hole formation 査読有り

    Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　416　(4)　2748-2759　2011年6月14日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2011.19229.x 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  81. Low-Metallicity Star Formation : Prestellar Collapse and Protostellar Accretion in the Spherical Symmetry 査読有り

    Kazuyuki Omukai, Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　722　(2)　1793-1815　2010年8月25日

    DOI： 10.1088/0004-637X/722/2/1793 　

    ISSN：0004-637X

  82. Evolution of Massive Protostars via Disk Accretion 査読有り

    Takashi Hosokawa, Harold W. Yorke, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　721　(1)　478-492　2010年5月17日

    DOI： 10.1088/0004-637X/721/1/478 　

    ISSN：0004-637X

  83. Mass Accretion Process to the Forming First Star 査読有り

    Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Harold W. Yorke

    DECIPHERING THE ANCIENT UNIVERSE WITH GAMMA-RAY BURSTS　1279　327-+　2010年

    DOI： 10.1063/1.3509299 　

    ISSN：0094-243X

  84. Low-metallicity Star Formation and Pop III-II Transition 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    DECIPHERING THE ANCIENT UNIVERSE WITH GAMMA-RAY BURSTS　1279　110-115　2010年

    DOI： 10.1063/1.3509245 　

    ISSN：0094-243X

  85. The role of the Cosmic Microwave Background in high-z star formation 査読有り

    R. Schneider, Kazuyuki Omukai

    TOURS SYMPOSIUM ON NUCLEAR PHYSICS AND ASTROPHYSICS - VII　1238　117-+　2010年

    DOI： 10.1063/1.3455912 　

    ISSN：0094-243X

  86. Low-metallicity Star Formation 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    TOURS SYMPOSIUM ON NUCLEAR PHYSICS AND ASTROPHYSICS - VII　1238　111-116　2010年

    DOI： 10.1063/1.3455911 　

    ISSN：0094-243X

  87. Magnetohydrodynamics of Population III Star Formation 査読有り

    Machida Masahiro N, Omukai Kazuyuki, Matsumoto Tomoaki

    FIRST STARS AND GALAXIES: CHALLENGES FOR THE NEXT DECADE　1294　56-+　2010年

    ISSN：0094-243X

  88. Metals, dust and the cosmic microwave background: fragmentation of high-redshift star-forming clouds 査読有り

    Raffaella Schneider, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　402　(1)　429-435　2009年10月19日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2009.15891.x 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  89. Star Formation in Relic HII Regions of the First Stars: Binarity and Outflow Driving 査読有り

    Masahiro N. Machida, Kazuyuki Omukai, Tomoaki Matsumoto

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　705　(1)　64-67　2009年9月7日

    DOI： 10.1088/0004-637X/705/1/64 　

    ISSN：0004-637X

  90. Star Formation Triggered by Supernova Explosions in Young Galaxies 査読有り

    Takanori Nagakura, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　399　(4)　2183-2194　2009年7月21日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2009.15423.x 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  91. Low-Metallicity Protostars and the Maximum Stellar Mass Resulting from Radiative Feedback 査読有り

    Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　703　(2)　1810-1818　2009年6月8日

    DOI： 10.1088/0004-637X/703/2/1810 　

    ISSN：0004-637X

  92. The space infrared telescope for cosmology and astrophysics: SPICA A joint mission between JAXA and ESA

    Bruce Swinyard, Takao Nakagawa, Patrick Merken, Pierre Royer, Tim Souverijns, Bart Vandenbussche, Christoffel Waelkens, Peter Davis, James Di Francesco, Mark Halpern, Martin Houde, Doug Johnstone, Gilles Joncas, David Naylor, Rene Plume, Douglas Scott, A. Abergel, S. Bensammar, J. Braine, V. Buat, D. Burgarella, Ph. Cais, H. Dole, L. Duband, D. Elbaz, M. Gerin, M. Giard, J. Goicoechea, C. Joblin, A. Jones, J. P. Kneib, G. Lagache, S. Madden, R. Pons, F. Pajot, D. Rambaud, L. Ravera, I. Ristorcelli, L. Rodriguez, S. Vives, A. Zavagno, Norbert Geis, Oliver Krause, Dieter Lutz, Albrecht Poglitsch, Walfried Raab, Jutta Stegmaier, Eckhard Sturm, Richard Tuffs, Hyung Mok Lee, Bon-Chul Koo, Myungshin Im, Soojong Pak, Wonyong Han, Jang-Hyun Park, Uk-Won Nam, Ho Jin, Dae-Hee Lee, In-Soo Yuk, Sungho Lee, Yuri Aikawa, Nobuo Arimoto, Yasuo Doi, Keigo Enya, Misato Fukagawa, Reiko Furusho, Sunao Hasegawa, Masahiko Hayashi, Mitsuhiko Honda, Shigeru Ida, Masatoshi Imanishi, Shu-ichiro Inutsuka, Hideyuki Izumiura, Hideyuki Kamaya, Hidehiro Kaneda, Toshihiro Kasuga, Hirokazu Kataza, Koji Kawabata, Mitsunobu Kawada, Hideyo Kawakita, Tsuneo Kii, Jin Koda, Tadayuki Kodama, Eiichiro Kokubo, Keiji Komatsu, Hideo Matsuhara, Toshio Matsumoto, Shuji Matsuura, Takashi Miyata, Hiroshi Murakam, Hirohisa Nagata, Tetsuya Nagata, Tadashi Nakajima, Kobayashi Naoto, Ryoichi Nishi, Atsushi Noda, Atsushi Okamoto, Yoshiko K. Okamoto, Kazuyuki Omukai, Takashi Onaka, Takafumi Ootsubo, Masami Ouchi, Hirobumi Saito, Yoichi Sato, Shigeyuki Sako, Tomohiko Sekiguchi, Hiroshi Shibai, Hiroyuki Sugita, Koji Sugitani, Hajime Susa, Pyo Tae-soo, Motohide Tamura, Yoshihiro Ueda, Munetaka Ueno, Takehiko Wada, Jun'ichi Watanabe, Toru Yamada, Issei Yamamura, Naoki Yoshida, Kitamura Yoshimi, Yukari Yui, Milena Benedettini, Riccardo Cerulli, Anna Di Giorgio, Sergio Molinari, Renato Orfei, Stefano Pezzuto, Lorenzo Piazzo, Paolo Saraceno, Luigi Spinoglio, Thijs de Graauw, Piet de Korte, Frank Helmich, Henk Hoevers, Robert Huisman, Russell Shipman, Floris van der Tak, Paul van der Werf, Wolfgang Wild, Jose Acosta-Pulido, Jose Cernicharo, Jose Herreros, Jesus Martin-Pintado, Francisco Najarro, Ismael Perez-Fourmon, Juan Ramon Pardo, Francisca Gomez, Nieves Castro Rodriguez, Peter Ade, Mike Barlow, David Clements, Marc Ferlet, Helen Fraser, Douglas Griffin, Matthew Griffin, Peter Hargrave, Kate Isaak, Robert Ivison, Malik Mansour, Jonathan Laniesse, Phillip Mauskopf, Dmitry Morozov, Seb Oliver, Angiola Orlando, Mathew Page, Cristina Popescu, Stephen Serjeant, Rashmi Sudiwala, Dimitra Rigopoulou, Ian Walker, Glenn White, Serena Viti, Berend Winter, Jamie Bock, Matt Bradford, Martin Harwit, Warren Holmes

    EXPERIMENTAL ASTRONOMY　23　(1)　193-219　2009年3月

    DOI： 10.1007/s10686-008-9090-0 　

    ISSN：0922-6435

    eISSN：1572-9508

  93. Evolution of Massive Protostars with High Accretion Rates 査読有り

    Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　691　(1)　823-846　2008年6月25日

    DOI： 10.1088/0004-637X/691/1/823 　

    ISSN：0004-637X

  94. Can Supermassive Black Holes Form in Metal-Enriched High-Redshift Protogalaxies ?

    K. Omukai, R. Schneider, Z. Haiman

    2008年4月19日

    DOI： 10.1086/591636 　

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    Primordial gas in protogalactic dark matter (DM) halos with virial temperatures Tvir > 10^4 K begins to cool and condense via atomic hydrogen. Provided this gas is irradiated by a strong ultraviolet (UV) flux and remains free of H2 and other molecules, it has been proposed that the halo with Tvir ~10^4 K may avoid fragmentation, and lead to the rapid formation of a supermassive black hole (SMBH) as massive as M=10^5-10^6 Msun. This ``head--start'' would help explain the presence of SMBHs with inferred masses of several x 10^9 Msun, powering the bright quasars discovered in the Sloan Digital Sky Survey at redshift z>~6. However, high-redshift DM halos with Tvir~10^4K are likely already enriched with at least trace amounts of metals and dust produced by prior star-formation in their progenitors. Here we study the thermal and chemical evolution of low-metallicity gas exposed to extremely strong UV radiation fields. Our results, obtained in one-zone models, suggest that gas fragmentation is inevitable above a critical metallicity, whose value is between Zcr~3x10^{-4} Zsun (in the absence of dust) and as low as Zcr~ 5 x 10^{-6} Zsun (with a dust-to-gas mass ratio of about 0.01 Z/Zsun). We propose that when the metallicity exceeds these critical values, dense clusters of low--mass stars may form at the halo nucleus. Relatively massive stars in such a cluster can then rapidly coalesce into a single more massive object, which may produce an intermediate-mass BH remnant with a mass up to M <~10^2-10^3 Msun.

  95. Physical Mechanism for the Intermediate Characteristic Stellar Mass in the Extremely Metal-poor Environments 査読有り

    T. Tsuribe, K. Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS　676　(1)　L45-L48　2008年2月7日

    DOI： 10.1086/587035 　

  96. Low-metallicity Star Formation: the characteristic mass and upper mass limit

    Kazuyuki Omukai

    LOW-METALLICITY STAR FORMATION: FROM THE FIRST STARS TO DWARF GALAXIES　(255)　49-55　2008年

    DOI： 10.1017/S1743921308024563 　

    ISSN：1743-9213

  97. The evolution of supernova remnants in the early universe 査読有り

    Takanori Nagakura, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    FIRST STARS III　990　423-425　2008年

    ISSN：0094-243X

  98. Formation of stars at very low metallicities 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    FIRST STARS III　990　63-+　2008年

    ISSN：0094-243X

  99. Formation of Massive Primordial Stars in a Reionized Gas 査読有り

    Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Lars Hernquist

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　667　(2)　L117-L120　2007年6月25日

    DOI： 10.1086/522202 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  100. Observational Characteristics of the First Protostellar Cores 査読有り

    K. Omukai

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　59　(3)　589-606　2007年5月23日

    DOI： 10.1093/pasj/59.3.589 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  101. The First Jet in the Universe: Protostellar Jets from the First Stars 査読有り

    Masahiro N. Machida, Kazuyuki Omukai, Tomoaki Matsumoto, Shu-ichiro Inutsuka

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　647　(1)　L1-L4　2006年5月5日

    DOI： 10.1086/507326 　

    ISSN：0004-637X

  102. Fragmentation of star-forming clouds enriched with the first dust 査読有り

    Raffaella Schneider, Kazuyuki Omukai, Akio Inoue, Andrea Ferrara

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　369　(3)　1437-1444　2006年3月28日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2006.10391.x 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  103. Formation of the first- and second-generation stars 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    STELLAR EVOLUTION AT LOW METALLICITY: MASS LOSS, EXPLOSIONS, COSMOLOGY　353　263-270　2006年

  104. Primordial Molecular Emission in Population III Galaxies 査読有り

    Hiromi Mizusawa, Kazuyuki Omukai, Ryoichi Nishi

    Publications of the Astronomical Society of Japan　57　951-967　2005年9月24日

    DOI： 10.1093/pasj/57.6.951 　

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    We study formation of molecules in primordial prestellar clumps and evaluate the line luminosities to assess detectability by next-generation facilities. If the initial H_2 fraction is sufficiently high, HD becomes an important coolant in the clumps. The luminosity from such HD cooling clumps is lower than that from H_2 cooling ones because of lower temperature (<100K). As for Li reactions, we include the three-body LiH formation approximately. The Li molecular fraction remains very low (<10^{-3}) throughout the evolution owing to the high dissociative reaction rate of LiH +H -> Li + H_2. LiH does not become an important coolant in any density range. The luminous emission lines from the prestellar cores include H_2 rovibrational lines: 1-0 Q(1), 1-0 O(3), 1-0 O(5), and pure rotational lines: 0-0 S(3), 0-0 S(4), 0-0 S(5). The next-generation facilities SPICA and JWST are able to detect H_2 emission in a large pre-galactic cloud that forms metal-free stars at a high rate of \sim 10^3 M_s/yr at redshift z<10. We also derive an analytical expression for the luminosity that reproduces the numerical results.

  105. Thermal and Fragmentation Properties of Star-forming Clouds in Low-metallicity Environments

    K. Omukai, T. Tsuribe, R. Schneider, A. Ferrara

    2005年3月1日

    DOI： 10.1086/429955 　

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    The thermal and chemical evolution of star-forming clouds is studied for different gas metallicities, Z, using the model of Omukai (2000), updated to include deuterium chemistry and the effects of cosmic microwave background (CMB) radiation. HD-line cooling dominates the thermal balance of clouds when Z \~ 10^{-5}-10^{-3} Z_sun and density ~10^{5} cm^{-3}. Early on, CMB radiation prevents the gas temperature to fall below T_CMB, although this hardly alters the cloud thermal evolution in low-metallicity gas. From the derived temperature evolution, we assess cloud/core fragmentation as a function of metallicity from linear perturbation theory, which requires that the core elongation E := (b-a)/a > E_NL ~ 1, where a (b) is the short (long) core axis length. The fragment mass is given by the thermal Jeans mass at E = E_NL. Given these assumptions and the initial (gaussian) distribution of E we compute the fragment mass distribution as a function of metallicity. We find that: (i) For Z=0, all fragments are very massive, > 10^{3}M_sun, consistently with previous studies; (ii) for Z>10^{-6} Z_sun a few clumps go through an additional high density (> 10^{10} cm^{-3}) fragmentation phase driven by dust-cooling, leading to low-mass fragments; (iii) The mass fraction in low-mass fragments is initially very small, but at Z ~ 10^{-5}Z_sun it becomes dominant and continues to grow as Z is increased; (iv) as a result of the two fragmentation modes, a bimodal mass distribution emerges in 0.01 < Z/Z_sun < 0.1. (v) For > 0.1Z_sun, the two peaks merge into a singly-peaked mass function which might be regarded as the precursor of the ordinary Salpeter-like IMF.

  106. Thermal evolution of star forming clouds in low metallicity environment 査読有り

    K Omukai

    Initial Mass Function 50 years Later　327　493-494　2005年

  107. H2 Line Emission Associated with the Formation of the First Stars 査読有り

    Mizusawa Hiromi, Nishi Ryoichi

    Publications of the Astronomical Society of Japan　56　(3)　487-495　2004年4月16日

    出版者・発行元： Astronomical Society of Japan

    DOI： 10.1093/pasj/56.3.487 　

    ISSN：0004-6264

  108. The mass spectrum of metal-free Stars resulting from photodissociation feedback: A scenario for the formation of low-mass population III stars 査読有り

    K. Omukai, Y. Yoshii

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　599　(2)　746-758　2003年8月28日

    DOI： 10.1086/379319 　

    ISSN：0004-637X

  109. Observing H2 Emission in Forming Galaxies 査読有り

    K. Omukai, T. Kitayama

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　599　(2)　738-745　2003年8月18日

    DOI： 10.1086/379282 　

    ISSN：0004-637X

  110. Formation of the First Stars by Accretion 査読有り

    K. Omukai, F. Palla

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　589　(2)　677-687　2003年2月18日

    DOI： 10.1086/374810 　

    ISSN：0004-637X

  111. First star formation - Protostellar evolution from prestellar cores to main-sequence stars 査読有り

    K Omukai

    PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT　(147)　129-153　2002年

    ISSN：0375-9687

  112. An Upper Limit on the Mass of a Primordial Star due to the Formation of an HII Region: The Effect of Ionizing Radiation Force 査読有り

    Kazuyuki Omukai, Shu-ichiro Inutsuka

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　332　(1)　59-64　2001年12月14日

    DOI： 10.1046/j.1365-8711.2002.05276.x 　

    ISSN：0035-8711

  113. First stars, very massive black holes and metals 査読有り

    R. Schneider, A. Ferrara, P. Natarajan, K. Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　571　(1)　30-39　2001年11月17日

    DOI： 10.1086/339917 　

    ISSN：0004-637X

  114. Primordial Star Formation under Far-ultraviolet radiation 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　546　(2)　635-651　2000年11月23日

    DOI： 10.1086/318296 　

    ISSN：0004-637X

  115. Protostellar collapse with various metallicities 査読有り

    K Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　534　(2)　809-824　2000年5月

    ISSN：0004-637X

  116. Protostellar Collapse with Various Metallicities 査読有り

    Kazuyuki Omukai

    FIRST STARS　277-278　2000年3月15日

    DOI： 10.1086/308776 　

  117. On the formation of primordial stars and Pop III luminous objects 査読有り

    R Nishi, H Susa, K Omukai

    FIRST STARS　268-272　2000年

  118. Photodissociative Regulation of Star Formation in Metal-Free Pregalactic Clouds 査読有り

    Kazuyuki Omukai, Ryoichi Nishi

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　518　(1)　64-68　1999年4月22日

    DOI： 10.1086/307285 　

    ISSN：0004-637X

  119. Thermal and Dynamical Evolution of Primordial Gas Clouds : On the Formation of First Luminous Objects 査読有り

    Nishi Ryoichi, Susa Hajime, Uehara Hideya, Masako YAMADA, Kazuyuki OMUKAI, Department of Physics Kyoto University, Center for Computational Physics University of Tsukuba, Division of Theoretical Astrophysics National Astronomical Observatory, Department of Physics Kyoto University, Department of Physics Kyoto University

    Progress of theoretical physics　100　(5)　881-903　1998年12月8日

    出版者・発行元： THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN

    DOI： 10.1143/PTP.100.881 　

    ISSN：0033-068x

  120. Evolution of Primordial Protostellar Clouds : Quasi-Static Analysis 査読有り

    Omukai Kazuyuki, Nishi Ryoichi, Uehara Hideya, Hajime SUSA, Department of Physics Kyoto University, Department of Physics Kyoto University, Department of Physics Kyoto University, Center for Computational Physics University of Tsukuba

    Progress of theoretical physics　99　(5)　747-761　1998年9月18日

    出版者・発行元： Published for the Research Institute for Fundamental Physics by Physical Society of Japan

    DOI： 10.1143/PTP.99.747 　

    ISSN：0033-068x

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MISC 30

  1. Disc fragmentation and intermittent accretion on to supermassive stars

    Ryoki Matsukoba, Eduard I Vorobyov, Kazuyuki Sugimura, Sunmyon Chon, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　500　(3)　4126-4138　2020年12月4日

    DOI： 10.1093/mnras/staa3462 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  2. Eccentric Black Hole Mergers in Active Galactic Nuclei

    Hiromichi Tagawa, Bence Kocsis, Zoltan Haiman, Imre Bartos, Kazuyuki Omukai, Johan Samsing

    ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS　907　(1)　2020年10月20日

    DOI： 10.3847/2041-8213/abd4d3 　

    ISSN： 2041-8205

    eISSN： 2041-8213

  3. Pulsation-driven mass loss from massive stars behind stellar mergers in metal-poor dense clusters

    Daisuke Nakauchi, Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　902　(1)　2020年8月31日

    DOI： 10.3847/1538-4357/abb463 　

    ISSN： 0004-637X

    eISSN： 1538-4357

  4. Cosmological DCBH formation sites hostile for their growth

    Sunmyon Chon, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　502　(1)　700-713　2020年8月20日

    DOI： 10.1093/mnras/stab061 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  5. Star cluster formation and cloud dispersal by radiative feedback: dependence on metallicity and compactness

    Hajime Fukushima, Hidenobu Yajima, Kazuyuki Sugimura, Takashi Hosokawa, Kazuyuki Omukai, Tomoaki Matsumoto

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　497　(3)　3830-3845　2020年5月27日

    DOI： 10.1093/mnras/staa2062 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  6. Supermassive star formation via super competitive accretion in slightly metal-enriched clouds

    Sunmyon Chon, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　494　(2)　2851-2860　2020年5月

    DOI： 10.1093/mnras/staa863 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  7. Thermal evolution of protoplanetary disks: from $β$-cooling to decoupled gas and dust temperatures

    Eduard I. Vorobyov, Ryoki Matsukoba, Kazuyuki Omukai, Manuel Guedel

    ASTRONOMY & ASTROPHYSICS　638　2020年4月28日

    DOI： 10.1051/0004-6361/202037841 　

    ISSN： 0004-6361

    eISSN： 1432-0746

  8. Formation of massive stars under protostellar radiation feedback: Very metal-poor stars

    Hajime Fukushima, Takashi Hosokawa, Gen Chiaki, Kazuyuki Omukai, Naoki Yoshida, Rolf Kuiper

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　497　(1)　829-845　2020年4月6日

    DOI： 10.1093/mnras/staa1994 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  9. Ionization degree and magnetic diffusivity in the primordial star-forming clouds

    Daisuke Nakauchi, Kazuyuki Omukai, Hajime Susa

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　488　(2)　1846-1862　2019年4月17日

    DOI： 10.1093/mnras/stz1799 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  10. Spectral Energy Distribution of the First Galaxies: Contribution from Pre-Main-Sequence Stars

    Hiroto Mitani, Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Takashi Hosokawa

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　488　(1)　L64-L68　2019年4月16日

    DOI： 10.1093/mnrasl/slz100 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  11. Gravitational stability and fragmentation condition for discs around accreting supermassive stars

    Ryoki Matsukoba, Sanemichi Z. Takahashi, Kazuyuki Sugimura, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　484　(2)　2605-2619　2018年12月31日

    DOI： 10.1093/mnras/sty3522 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  12. Condition for low-mass star formation in shock-compressed metal-poor clouds

    Daisuke Nakauchi, Kazuyuki Omukai, Raffaella Schneider

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　483　(1)　1265-1265　2018年7月14日

    DOI： 10.1093/mnras/sty1911 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  13. Condition for dust evacuation from the first galaxies

    Hajime Fukushima, Hidenobu Yajima, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　477　(1)　1071-1085　2018年3月24日

    DOI： 10.1093/mnras/sty799 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  14. Stunted accretion growth of black holes by combined effect of the flow angular momentum and radiation feedback

    Kazuyuki Sugimura, Takashi Hosokawa, Hidenobu Yajima, Kohei Inayoshi, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　478　(3)　3961-3975　2018年2月20日

    DOI： 10.1093/mnras/sty1298 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  15. Upper stellar mass limit by radiative feedback at low-metallicities: metallicity and accretion rate dependence

    Hajime Fukushima, Kazuyuki Omukai, Takashi Hosokawa

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　473　(4)　4754-4772　2017年10月2日

    DOI： 10.1093/mnras/stx2620 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  16. The critical radiation intensity for direct collapse black hole formation: dependence on the radiation spectral shape (vol 445, pg 544, 2014)

    Kazuyuki Sugimura, Kazuyuki Omukai, Akio K. Inoue

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　452　(2)　1201-1201　2015年9月

    DOI： 10.1093/mnras/stv1347 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  17. The first low-mass stars: critical metallicity or dust-to-gas ratio?

    Raffaella Schneider, Kazuyuki Omukai, Simone Bianchi, Rosa Valiante

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　419　(2)　1566-1575　2011年9月13日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2011.19818.x 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  18. Binary Formation with Different Metallicities: Dependence on Initial Conditions

    Masahiro N. Machida, Kazuyuki Omukai, Tomoaki Matsumoto, Shu-ichiro Inutsuka

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　399　(3)　1255-1263　2009年7月19日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2009.15394.x 　

    ISSN： 0035-8711

  19. Dust coagulation in star formation with different metallicities

    Hiroyuki Hirashita, Kazuyuki Omukai

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　399　(4)　1795-1801　2009年7月17日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2009.15410.x 　

    ISSN： 0035-8711

  20. Protostar Formation in the Early Universe 国際誌

    Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Lars Hernquist

    Science (New York, N.Y.)　321　(5889)　669-71　2008年7月30日

    DOI： 10.1126/science.1160259 　

    ISSN： 0036-8075

  21. Conditions for the Formation of First-Star Binaries

    Masahiro N. Machida, Kazuyuki Omukai, Tomoaki Matsumoto, Shu-ichiro Inutsuka

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　677　(2)　813-827　2007年11月1日

    DOI： 10.1086/533434 　

    ISSN： 0004-637X

  22. Synthetic Observations of Carbon Lines of Turbulent Flows in Diffuse Multiphase Interstellar Medium

    M. Yamada, H. Koyama, K. Omukai, S. Inutsuka

    2006年11月29日

    DOI： 10.1086/511257 　

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    We examine observational characteristics of multi-phase turbulent flows in the diffuse interstellar medium (ISM) using a synthetic radiation field of atomic and molecular lines. We consider the multi-phase ISM which is formed by thermal instability under the irradiation of UV photons with moderate visual extinction $A_V\sim 1$. Radiation field maps of C$^{+}$, C$^0$, and CO line emissions were generated by calculating the non-local thermodynamic equilibrium (nonLTE) level populations from the results of high resolution hydrodynamic simulations of diffuse ISM models. By analyzing synthetic radiation field of carbon lines of [\ion{C}{2}] 158 $\mu$m, [\ion{C}{1}] $^3P_2-^3P_1$ (809 GHz), $^3P_1-^3P_0$ (492 GHz), and CO rotational transitions, we found a high ratio between the lines of high- and low-excitation energies in the diffuse multi-phase interstellar medium. This shows that simultaneous observations of the lines of warm- and cold-gas tracers will be useful in examining the thermal structure, and hence the origin of diffuse interstellar clouds.

  23. Formation of Primordial Stars in a LCDM Universe

    Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Lars Hernquist, Tom Abel

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　652　(1)　6-25　2006年6月6日

    DOI： 10.1086/507978 　

    ISSN： 0004-637X

    eISSN： 1538-4357

  24. Dust-cooling--induced Fragmentation of Low-metallicity Clouds

    T. Tsuribe, K. Omukai

    2006年3月17日

    DOI： 10.1086/504290 　

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    Dynamical collapse and fragmentation of low-metallicity cloud cores is studied using three-dimensional hydrodynamical calculations, with particular attention devoted whether the cores fragment in the dust-cooling phase or not. The cores become elongated in this phase, being unstable to non-spherical perturbation due to the sudden temperature decrease. In the metallicity range of 10^{-6}-10^{-5}Z_sun, cores with an initial axis ratio >2 reach a critical value of the axis ratio (>30) and fragment into multiple small clumps. This provides a possible mechanism to produce low-mass stars in ultra-metal-poor environments.

  25. Formation of Population III Stars in Fossil HII Regions: Significance of HD

    Takanori Nagakura, Kazuyuki Omukai

    2005年5月30日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2005.09685.x 　

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    We study the evolution of gas in HII regions around the first stars after the death of the exciting stars. If the first star in a small halo dies without supernova (SN), subsequent star formation is possible in the same halo. We thus investigate the effect of ionization of the gas on subsequent star formation within small halos in the early universe using one-dimensional hydrodynamics with spherical symmetry along with non-equilibrium primordial gas chemistry. We find that the enhanced electron fraction facilitates the formation of molecular hydrogen at the cores of these halos. The low temperature circumstances produced by the H_2 cooling is suitable for HD formation and the resultant cooling further drops the temperature below 100 K. Consequently, low-mass stars with primordial abundances can form even in a small halo. After accreting the interstellar metals, these stars might resemble low-mass ultra metal-poor stars discovered in the present Galactic halo.

  26. The Radio to Infrared Emission of Very High Redshift Gamma-Ray Bursts: Probing Early Star Formation through Molecular and Atomic Absorption Lines

    Susumu Inoue, Kazuyuki Omukai, Benedetta Ciardi

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　380　(4)　1715-1728　2005年2月10日

    DOI： 10.1111/j.1365-2966.2007.12234.x 　

    ISSN： 0035-8711

    eISSN： 1365-2966

  27. Low-Mass Relics of Early Star Formation

    R. Schneider, A. Ferrara, R. Salvaterra, K. Omukai, V. Bromm

    2003年4月14日

    DOI： 10.1038/nature01579 　

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    The earliest stars to form in the Universe were the first sources of light, heat and metals after the Big Bang. The products of their evolution will have had a profound impact on subsequent generations of stars. Recent studies of primordial star formation have shown that, in the absence of metals (elements heavier than helium), the formation of stars with masses 100 times that of the Sun would have been strongly favoured, and that low-mass stars could not have formed before a minimum level of metal enrichment had been reached. The value of this minimum level is very uncertain, but is likely to be between 10^{-6} and 10^{-4} that of the Sun. Here we show that the recent discovery of the most iron-poor star known indicates the presence of dust in extremely low-metallicity gas, and that this dust is crucial for the formation of lower-mass second-generation stars that could survive until today. The dust provides a pathway for cooling the gas that leads to fragmentation of the precursor molecular cloud into smaller clumps, which become the lower-mass stars.

  28. First Star Formation--Protostellar Evolution from Prestellar Cores to Main-Sequence Stars (Star Formation in the Primordial Gas)

    Omukai Kazuyuki

    Progress of Theoretical Physics　109　129-153　2002年

    出版者・発行元： Published for the Research Institute for Fundamental Physics by Physical Society of Japan

    ISSN： 0033-068X

  29. On the Formation of Massive Primordial Stars

    K. Omukai, F. Palla

    2001年9月21日

    DOI： 10.1023/A:1019503529129 　

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    We investigate the formation by accretion of massive primordial protostars in the range 10 to 300 Msun. The high accretion rate used in the models (4.4 x 10^{-3} Msun/yr) causes the structure and evolution to differ significantly from those of both present-day protostars and primordial zero-age main sequence stars. After an initial expansion of the radius (for < 12 Msun), the protostar undergoes an extended phase of contraction (up to 60 Msun). The stellar surface is not visible throughout most of the main accretion phase, since a photosphere is formed in the infalling envelope. Also, significant nuclear burning does not take place until a protostellar mass of about 80 Msun. As the interior luminosity approaches the Eddington luminosity, the protostellar radius rapidly expands, reaching a maximum around 100 Msun. Changes in the ionization of the surface layers induce a secondary phase of contraction, followed by a final swelling due to radiation pressure when the stellar mass reaches about 300 Msun. This expansion is likely to signal the end of the main accretion phase, thus setting an upper limit to the protostellar mass formed in these conditions.

  30. Formation of Primordial Protostars

    Kazuyuki Omukai, Ryoichi Nishi

    1998年11月19日

    DOI： 10.1086/306395 　

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    The evolution of collapsing metal free protostellar clouds is investigated for various masses and initial conditions. We perform hydrodynamical calculations for spherically symmetric clouds taking account of radiative transfer of the molecular hydrogen lines and the continuum, as well as of chemistry of the molecular hydrogen. The collapse is found to proceed almost self-similarly like Larson-Penston similarity solution. In the course of the collapse, efficient three-body processes transform atomic hydrogen in an inner region of $\sim 1 M_{\sun}$ entirely into molecular form. However, hydrogen in the outer part remains totally atomic although there is an intervening transitional layer of several solar masses, where hydrogen is in partially molecular form. No opaque transient core is formed although clouds become optically thick to H$_{2}$ collision-induced absorption continuum, since H$_{2}$ dissociation follows successively. When the central part of the cloud reaches stellar densities ($\sim 10^{-2} {\rm g cm^{-3 } }$), a very small hydrostatic core ($\sim 5 \times 10^{-3} M_{\sun}$) is formed and subsequently grows in mass as the ambient gas accretes onto it. The mass accretion rate is estimated to be $3.7 \times 10^{-2} M_{\sun} {\rm yr^{-1 } } (M_{\ast}/M_{\sun})^{-0.37}$, where $M_{\ast}$ is instantaneous mass of the central core, by using a similarity solution which reproduces the evolution of the cloud before the core formation.

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共同研究・競争的資金等の研究課題 14

  1. 宇宙初期の星団形成過程から解明する初代銀河の性質と巨大ブラックホールの起源

    大向 一行, 矢島 秀伸, 細川 隆史

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2027年3月31日

  2. 重力波物理学・天文学：創世記(総括班)

    田中 貴浩, 固武 慶, 田越 秀行, 向山 信治, 大向 一行, 河合 誠之, 吉田 道利, ヴァギンズ マーク

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Kyoto University

    2017年6月30日 ～ 2022年3月31日

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    2017年度にスタートした本新学術領域は，この好機を活かすために，重力波データ解析，対応天体観測，理論的研究が連携するすることで，重要な成果を挙げるとともに，将来を担う若手研究者の育成をおこない，この新しい学問の創世をリードすることを目指すものです．この領域の門出を祝うかのように、重力波の電磁波対応天体が初めて観測された連星中性子星合体イベント GW170817 が検出されました。このイベントについて、2018年度も多くの成果が挙がりました。 例を挙げると、数値相対論にもとづいた観測を説明する光赤外放射のモデルの構築に成功するとともに、GW170817 のデータの詳細な再解析の結果からは、LIGO Hanfordと Livingstonのデータから導かれる潮汐変形率に食い違いがあり、データの取り扱いに慎重を要するというLIGO/Virgoの論文では指摘されていない点を明らかにしました。加えて、独自の高精度な数値相対論重力波波形モデルを用いた解析では中性子星の潮汐変形率に関して新しい制限が得られつつあります。 他にも大きな進展として、超新星爆発に関して本領域が取り組んでいる水チェレンコフ検出器にガドリニウムを溶解させることで反ニュートリノの識別能力を大幅に向上させる手法のスーパーカミオカンデへの導入がついに始まりました。そのためにスーパーカミオカンデの水タンクを一度空にする大掛かりな改修がおこなわれました。ガドリニウム溶解により、超新星起源の背景ニュートリノ信号を数万倍以上もある宇宙線起源の雑音から識別可能になり、背景ニュートリノ検出の実現に大きく近づきました。 このような研究面での進展に加えて、領域から多数の若手研究者海外派遣を行い積極的な若手人材育成を進めてきました。派遣の総数は15名を数え、その成果は領域HPに報告されています。

  3. ブラックホール連星形成過程の理論的研究

    大向 一行, 須佐 元, 町田 正博, 谷川 衝, 細川 隆史, 藤井 通子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Tohoku University

    2017年6月30日 ～ 2022年3月31日

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    宇宙初期の連星形成過程において星形成ガス雲収縮時の角運動量輸送は非常に重要である。角運動量は磁場を通じて輸送されると考えられるため、磁場とガスとの結合度合いを決定するガス中の電離ので精密なモデル化を行う必要がある。そこでまず重元素がなく水素とヘリウムからなる始原ガスからの星形成の際に電離度を正しく記述することを目的に星間ガスのような低密度から星のような高密度まで広い密度領域で計算できる化学反応ネットワークを構築した。またこれを用いて今後の数値シミュレーションに組み込むために電離度を正しく記述するのに最小限必要なネットワークを決定した。 連星形成流体シミュレーションを実行するにあたり、長時間進化を追跡するためには既に星となった流体の部分をシンク粒子に置き換える必要がある。しかしながらシンク粒子の生成法は技術的に不明な部分があり、不適切な手法を用いると虚偽の分裂片が生成されるという問題があった。そこでシンク粒子を用いる方法とそうでない方法を比較することで、適切と思われる手法を構築した。またそれを用いて原始星降着過程の長時間進化を計算することで、初代星形成において分裂・合体の結果、最終的に残る星の数と形成環境の関係を解明した。 連星ブラックホールは星形成の結果、初めから連星として生まれるものもあれば、高密度な星団内部における多体重力相互作用の結果、形成されるものもある。後者の過程に関してはこれまで球状星団のような大星団で形成されるものが主であると考えられてきた。今回、重力多体系計算を実行することで、もっと小さな散開星団でも確率は低いながらも同様に連星が形成されることが分かった。小さい星団の個数は大星団よりも多いので、このことは散開星団が連星形成の主要な場となりえることを示唆する。

  4. 理論シミュレーションで解明する巨大ブラックホールの起源

    大向 一行, 細川 隆史, 大須賀 健

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2022年3月31日

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    小質量の種ブラックホールが観測されているような巨大ブラックホールへと成長する過程に関してまず解析した。特に巨大ブラックホールに成長できる条件を解明するために、エディントン限界降着率を超えて成長する「超臨界降着」が実現するかどうかに関して調べた。一般にガス降着の際には、それに伴い輻射が放出されるために周囲のガスへ輻射力、加熱などのフィードバックが働く。しかしながら中心ブラックホールの周りに円盤などにより影がある場合には、あまりフィードバックを受けない領域から効率よく降着が進むことが期待される。これの条件を解明するため2次元の輻射流体計算を実行した。その結果、影の内部へは加熱された影の外部からの影響はあまり及ばず、結果的にほぼ効率の高いボンディ降着率が実現されることが示された。一方で降着流がある程度角運動量を持っている場合には降着円盤の外側にガスが滞留してしまい効率よく降着できなくなる。そのため超臨界降着の実現のためには初期の角運動量が小さいか、もしくは円盤の粘性パラメータαが１に近い必要があることがわかった。このようなシナリオが実現される状況としては種ブラックホールが初期銀河中にしばらく漂って降着成長した後に中心部に動的摩擦により落ち込んでいく場合などが考えられる。 それ以外にも種ブラックホールの起源となりうる宇宙初期の低金属度星形成過程について調べ、球対称降着により形成可能な最大質量とガスの重元素量との関係を解明した。

  5. 極初期宇宙における星形成の研究

    須佐 元, 町田 正博, 大向 一行

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Konan University

    2017年4月1日 ～ 2021年3月31日

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    初代星降着円盤の分裂の研究について30年度は昨年度から実行して来たサイエンティフィックな計算を続行し、論文にまとめることができた。この研究によって分裂片の個数進化がほぼ時間の0.3乗に比例して増加 していくことがわかった。しかもこの系がほぼスケールフリーの性質をもつことから、過去の文献にある多くの計算をスケールすると、全てこのべき乗則に従うことがわかった。これは非常に重要な発見であると考えている(Susa 2019 in press)。低金属環境においては磁場の効果を無視することができないと思われるので、これも調べようとしている。予定通りダイナミカルな状況でアウトフローが駆動する条件を明らかにした。この研究ではこれまで知られていなかった低金属量かつ低密度での駆動ウインドウが見つかった(Higuchi+2019)。なお Susa 2019およびHiguchi+2019は出版が確定しているが、未掲載であるので業績リストにはない。また金属量の低い場合やゼロの場合に関して、宇宙線やダストの効果を取り入れて化学反応計算をより整合的かつ厳密に行う試みも合わせて進めている。また今年度は衝撃波圧縮によって程金属量環境で低質量星が生まれる条件ではダストの存在が非常に重要であることも明らかにした(Nakauchi+2018)。またこのように低質量形成とって重要なダストが星形成領域のUV放射によって吐き出されてしまう条件が明らかになった。これによると10^9太陽質量よりも軽い銀河ではなかなかダストを貯めることができず、ダスト冷却による低質量形成はあまり起きないと考えられる（Fukushima+2018）。

  6. 低金属度ガスのダイナミクスで解明する宇宙初期天体の起源

    大向 一行, 吉田 直紀, 細川 隆史, 町田 正博

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    宇宙論的シミュレーションと星形成過程の輻射流体シミュレーションを組み合わせることにより、宇宙初代星の形成過程を調べた。その結果、宇宙初代星は典型的には太陽の数10倍から数100倍の大質量星であることがわかった。 また、非常に強い紫外線が存在する場合には、太陽の１０万倍を超える超大質量星も形成されうる。 また第二世代星の形成環境である低金属度の星間ガスの物理状態を3次元流体シミュレーションにより調べた。その結果、比較的金属度が高い、もしくは輻射場が強い場合には熱不安定性により二相媒質となることが分かった。多相媒質では乱流が長時間維持されるため星形成率が低くなるものと予想される。

  7. 金属欠乏星形成過程の理論的研究

    大向 一行

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    2009年4月1日 ～ 2013年3月31日

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    宇宙の初代星は重元素を含まない水素とヘリウムのみからなる始原ガスから形成される。初代星の質量は、その後の天体形成に多大な影響を与える重要な量である。我々は宇宙論的なシミュレーションから得られた初期条件のもとで、初代原始星の誕生と、周囲の物質を重力によって引き寄せて成長する過程を輻射流体計算によって解析した。その結果、中心の原始星が太陽の約４０倍の時に星からの強力な紫外線が周りの物質を加熱し、外側に吹き飛ばすことで星の成長が終わることが分かった。太陽の数１０倍という結果はこれまで考えられてきた値よりも小さいが、銀河中の低金属度星の元素組成の観測から推定されている値とは整合的である。

  8. 輻射輸送シミュレーションが解き明かすALMA時代の天文学

    富阪 幸治, 町田 正博, 和田 桂一, 相川 祐理, 大向 一行

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：National Astronomical Observatory of Japan

    2009年 ～ 2012年

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    シミュレーションを天体物理研究のより強力な武器とするため、様々な天体に対する観測的可視化(シミュレーションにより得られた物理状況が天文観測手段の電磁波ではどう観測されるべきかを正確にシミュレーションすること)をおこなった。ダスト熱輻射の偏波観測予測を(あ)星無しコア、原始星コア、分子アウトフローに対して行い、偏光パタンから(初期)磁場配位を推定する方法を得た。(い)非局所熱平衡輻射輸送計算により原始星形成初期天体に特有の観測的特徴を得た。

  9. ガンマ線バーストの起源の理論的研究

    中村 卓史, 野本 憲一, 長滝 重博, 大向 一行, 井岡 邦仁, 山崎 了

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

    研究機関：Kyoto University

    2007年 ～ 2010年

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    各分担者が(1)Gamma Ray Burst (以後GRBと略称)の距離指標の研究(2)GRBの親星、母銀河の研究(3)GRBと超新星爆発の研究(4)ジェットの発生と伝搬の研究(5)GRBと残光の放射機構等を主にとりあげ、TV会議等を駆使して常時緊密に連絡を取りながらGRBの起原に迫る研究を行った。その結果(1)重元素が存在しない初代星が宇宙初期の密度揺らぎから形成されて、進化をし、最終的にGRBとして観測される過程を明らかにすることが出来た。(2)初代のGRBまでの距離を決める手段としての米徳関係式はデータの精度が10%レベルのものに絞り、光度をGRB静止系で決めると距離指標となることが分かった。これら以外にも(3)米徳関係式の起源(4)GRBのshallow decay phaseの起源(5)相対論的MHDコードによるGRBのエネルギー源の解明等にも大きな成果があった。

  10. 太陽近傍とは異なった環境下での星形成過程の理論的研究

    大向 一行

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：National Astronomical Observatory of Japan

    2006年 ～ 2008年

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    将来の大望遠鏡による観測の指針とすることを目指し、形成期銀河の環境である低金属度ガス中での星形成過程を理論的に考察した。まずは重元素を全く含まない宇宙最初の星の形成過程を化学反応・輻射過程を取り組んだ三次元流体シミュレーションを用いて調べ、宇宙最初の星が太陽の100倍を越える巨大なものであったことを発見した。またこのような星が連星となり条件などについても考察した。次に第二世代以降の星形成の際に重要となる、微量の重元素の効果についても調べ、どの程度の重元素があれば太陽と同じくらいの小さい星が生まれるのか考察し、そのためには星間微粒子の存在が必要であることを見出した。

  11. 星間現象理論モデルの観測的可視化

    大向 一行, 西合 一矢, 町田 正博, 山田 雅子

    2006年 ～ 2007年

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    本研究課題による成果は以下の通りである。 1.太陽系と異なる環境下での星形成過程の解明 マゼラン雲は銀河系よりも金属量が数倍低く、宇宙初期環境の金属量はほぼゼロである。本研究では低金属環境の星間ガス雲からの星形成を数値シミュレーションで追跡し、金属量が星形成に大きく影響することを定量的に示した。銀河系は太陽程度の星が形成されやすいが、太陽よりも1万分の1以下の金属量では大質量星が形成されやすい。しかし、金属量が太陽の10万分の1から100万分の1の時には例外的に太陽質量の星が形成される。これは観測的に謎とされている古い星の金属量分布を説明できる(大向)。 金属量がほぼゼロである宇宙初期の星形成は、これまで考えられていたよりも複雑な分裂過程を含み多多重星や連星などを容易に形成しうる事も示した(町田)。 2.原始星ジェット・アウトフローの統一的理解 星は形成過程で大きな分子流を放出し同時に細長く高速なジェットも放出することが観測的に知られている。本研究により、これが星形成過程における磁場による遠心力風で同時に説明できることが示された(町田)。観測的に困難な星形成の極初期段階の解明にとって非常に有効な成果である。 3.ファーストコア天体の観測的性質 星形成の瞬間に近いと理論予想されている天体がファーストコアであり、これは現在世界的に観測競争が繰り広げられている。本研究では、これまで非現実的な球対称モデルに代わり、現実的な円盤構造を持つモデルを用いてその観測予測を行った(西合)。これによると、次期大型観測機ALMAで、十分に観測可能であり、中心集中した100K程度のコアと数十Kの円盤など、いくつかの観測的特徴を持つことも指摘した。

  12. ALMA時代を見据えた分子原子輝線輻射輸送計算による数値天文学の構築

    観山 正見, 富阪 幸治, 和田 桂一, 大向 一行, 河野 幸太郎, 岡 朋治, 長谷川 哲夫

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：National Astronomical Observatory of Japan

    2004年 ～ 2007年

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    活動銀河核(AGN)周囲のトーラス状分子ガスは、銀河中心の強い活動性を診断する実験場と捉えることができる。銀河中心からの高エネルギー輻射(X線や紫外線)は分子トーラスの科学組成に強く影響を与え、局所的にX線/紫外線支配領域を形成する。化学組成は分子輝線強度比に反映されるので、ミリ波・サブミリ波分子輝線強度比の測定から銀河中心部の活動性を診断する手法が提案されていきた。我々は、現実的な分子トーラスの流体シミュレーションモデルを用いて、3次元非局所的熱平衡(non-LTE)輻射輸送計算を行い、代表的な高密度分子ガストレーサーであるHCN・HCO+分子の回転輝線を調べた。分子トーラス内部の非一様ガス分布を反映しHCN・HCO+輝線分布強度も著しい非一様性を示す。このように複雑な構造を持つ分子トーラスでは、分子輝線強度比は、分子トーラスの熱的構造を反映した複雑な励起状態分布で決定される。輻射輸送計算結果の詳細な準位解析により、密度が臨界密度に近い揚合におこる反転準位による増幅が密度と輝線強度の結び付きを難しくすること、また一部の銀河で見られるようなHCN/HCO+比が2以上の輝線比を実現するためには、分子組成比に10倍以上差がある必要性を示した。 この他、ファーストコア段階の観測的性質に関して連続波、輝線の輻射過程を詳細に解析した。ファーストコアからの輻射の大部分は降着衝撃波後面の非常に薄い層で生成され、輝線輻射は主に水(H_2O)の中間赤外域で、連続波はテラヘルツ領域で放射されることがわかった。

  13. 銀河形成期の星形成の理論

    大向 一行

    2001年 ～ 2003年

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    宇宙で最初に形成された星は、その後の宇宙の進化において、たとえば重元素汚染や宇宙の再電離といったようにきわめて重要な影響を与える可能性がある。そこで、本研究では具体的にこの影響がどのようなものであるか明らかにする目的で、第一世代星の第二世代星形成過程への影響を考察し、第一世代星からの輻射場中での星形成過程を解析した。その結果、原始ガス中では周囲からの輻射が強くなればなるほど、形成される星の質量が小さくなることがわかった。これは原始ガス中でも低質量星が形成される新しい可能性を示すもので、非常に重要な結果である。 また、宇宙初期の構造形成理論の観測による確認を目指して、宇宙初期天体形成過程の観測可能性に関しても考察した。 宇宙で最初の星である第一世代星形成過程は、我々からの距離が遠すぎるため、さすがに次世代観測機器によっても不可能という結果になった。しかしながら、金属度が少ないガスから大中質量原始銀河が形成される過程は、赤方偏移が8程度までは、10年後あたりに計画されている次次世代観測機器で可能であることが分かった。 上記の研究課題を遂行するため、オックスフォード大学 物理学教室のJ.Silk教授のもとに平成15年4月から11月まで滞在して、研究うち合わせをおこなった。

  14. 銀河形成期の星形成の理論

    大向 一行

    1999年 ～ 2000年

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担当経験のある科目(授業) 4

  1. 相対論的天体物理学II

  2. 特選F　東北大学

  3. 恒星物理学I

  4. 天文学セミナー