東北大学研究者紹介

研究者詳細

ホーム

日本語 English

顔写真

トミダ　ケンゴ

富田　賢吾

Kengo Tomida

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

准教授

学位

博士（理学）（総合研究大学院大学）

researchmap

https://researchmap.jp/tomidakn

J-GLOBAL ID

201901000889761941

e-Rad 研究者番号

70772367

ORCID

https://orcid.org/0000-0001-8105-8113

経歴 7

2020年3月～継続中

東北大学　大学院理学研究科天文学専攻　准教授
2019年4月～ 2024年3月

自然科学研究機構　国際連携研究センターアストロフュージョンプラズマ研究部門　客員
2015年10月～ 2020年3月

大阪大学　大学院理学研究科宇宙地球科学専攻　助教
2018年10月～ 2019年9月

プリンストン大学　宇宙物理学専攻　客員
2014年12月～ 2015年9月

プリンストン大学　宇宙物理学専攻　研究員
2014年4月～ 2014年11月

プリンストン大学　宇宙物理学専攻　日本学術振興会特別研究員PD
2012年4月～ 2014年3月

プリンストン大学　宇宙物理学専攻　日本学術振興会海外特別研究員

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

学歴 2

総合研究大学院大学　物理科学研究科　天文科学専攻

2007年4月～ 2012年3月
京都大学　理学部　理学科

2003年4月～ 2007年3月

委員歴 3

日本天文学会　代議員

2022年4月～ 2026年3月
理論天文学宇宙物理学懇談会　運営委員

2020年10月～ 2022年11月
日本天文学会　天文月報編集委員

2017年6月～ 2021年6月

所属学協会 4

国際天文学連合

2020年5月～継続中
American Astronomical Society
理論天文学宇宙物理学懇談会
日本天文学会

研究分野 3

情報通信 / 高性能計算 /
自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理に関する理論 /
自然科学一般 / 天文学 /

受賞 7

2023 North American Top Cited Paper Awards

2023年11月　IOP Publishing　The Athena ++ Adaptive Mesh Refinement Framework: Design and Magnetohydrodynamic Solvers
東北大学ディスティングイッシュトリサーチャー

2023年5月　東北大学　数値シミュレーションによる星惑星形成過程の研究
HPCIソフトウェア賞開発部門奨励賞

2023年4月　一般社団法人 HPCIコンソーシアム　Athena++
若手科学者賞

2023年4月　科学技術分野の文部科学大臣表彰　数値シミュレーションによる星惑星形成過程の研究
大阪大学賞若手教員部門

2018年11月　大阪大学　輻射磁気流体シミュレーションコードの開発と原始星・星周円盤形成の研究
研究奨励賞

2018年3月　日本天文学会　輻射磁気流体シミュレーションによる原始星とその星周円盤形成過程の理論的研究
学長賞

2011年4月　総合研究大学院大学　現実的輻射磁気流体シミュレーションによる星形成過程の研究

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

論文 87

Formation and Early Evolution of Protoplanetary Disks under Nonuniform Cosmic-Ray Ionization

Erika Nishio, Kengo Tomida, Yuki Kudoh, Shigeo S. Kimura

The Astrophysical Journal　2025年7月20日

DOI： 10.3847/1538-4357/addbe2 　
Connecting a Magnetized Disk to a Convective Low-mass Protostar: A Global 3D Model of Boundary Layer Accretion

Shinsuke Takasao, Takashi Hosokawa, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki

The Astrophysical Journal　2025年5月20日

DOI： 10.3847/1538-4357/adc37b 　
Comparative Analysis of Hall Effect Implementations in Hall Magnetohydrodynamics

Kazunari Iwasaki, Kengo Tomida

The Astrophysical Journal　2025年5月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/adc2f7 　
Isolated Black Holes as Potential PeVatrons and Ultrahigh-energy Gamma-Ray Sources

Shigeo S. Kimura, Kengo Tomida, Masato I. N. Kobayashi, Koki Kin, Bing Zhang

The Astrophysical Journal Letters　2025年3月10日

DOI： 10.3847/2041-8213/adb841 　
Spin-down of Solar-mass Protostars in Magnetospheric Accretion Paradigm

Shinsuke Takasao, Masanobu Kunitomo, Takeru K. Suzuki, Kazunari Iwasaki, Kengo Tomida

The Astrophysical Journal　2025年2月10日

DOI： 10.3847/1538-4357/ada364 　
Dynamics near the inner dead-zone edges in a proprotoplanetary disk

Kazunari Iwasaki, Kengo Tomida, Shinsuke Takasao, Satoshi Okuzumi, Takeru K Suzuki

Publications of the Astronomical Society of Japan　2024年8月1日

DOI： 10.1093/pasj/psae036 　
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

詳細を見る詳細を閉じる

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.
Early Planet Formation in Embedded Disks (eDisk). VII. Keplerian Disk, Disk Substructure, and Accretion Streamers in the Class 0 Protostar IRAS 16544–1604 in CB 68

Miyu Kido, Shigehisa Takakuwa, Kazuya Saigo, Nagayoshi Ohashi, John J. Tobin, Jes K. Jørgensen, Yuri Aikawa, Yusuke Aso, Frankie J. Encalada, Christian Flores, Sacha Gavino, Itziar de Gregorio-Monsalvo, Ilseung Han, Shingo Hirano, Patrick M. Koch, Woojin Kwon, Shih-Ping Lai, Chang Won Lee, Jeong-Eun Lee, Zhi-Yun Li, Zhe-Yu Daniel Lin, Leslie W. Looney, Shoji Mori, Suchitra Narayanan, Adele L. Plunkett, Nguyen Thi Phuong, Jinshi Sai (Insa Choi), Alejandro Santamaría-Miranda, Rajeeb Sharma, Patrick D. Sheehan, Travis J. Thieme, Kengo Tomida, Merel L. R. van ’t Hoff, Jonathan P. Williams, Yoshihide Yamato, Hsi-Wei Yen

The Astrophysical Journal　953　(2)　190-190　2023年8月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/acdd7a 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract We present observations of the Class 0 protostar IRAS 16544–1604 in CB 68 from the “Early Planet Formation in Embedded Disks (eDisk)” ALMA Large program. The ALMA observations target continuum and lines at 1.3 mm with an angular resolution of ∼5 au. The continuum image reveals a dusty protostellar disk with a radius of ∼30 au seen close to edge-on and asymmetric structures along both the major and minor axes. While the asymmetry along the minor axis can be interpreted as the effect of the dust flaring, the asymmetry along the major axis comes from a real nonaxisymmetric structure. The C¹⁸O image cubes clearly show the gas in the disk that follows a Keplerian rotation pattern around a ∼0.14 M_⊙ central protostar. Furthermore, there are ∼1500 au scale streamer-like features of gas connecting from northeast, north–northwest, and northwest to the disk, as well as the bending outflow as seen in the ¹²CO (2–1) emission. At the apparent landing point of the NE streamer, there is SO (6₅–5₄) and SiO (5–4) emission detected. The spatial and velocity structure of the NE streamer can be interpreted as a free-falling gas with a conserved specific angular momentum, and the detection of the SO and SiO emission at the tip of the streamer implies the presence of accretion shocks. Our eDisk observations have unveiled that the Class 0 protostar in CB 68 has a Keplerian-rotating disk with a flaring and nonaxisymmetric structure associated with accretion streamers and outflows.
Early Planet Formation in Embedded Disks (eDisk). IV. The Ringed and Warped Structure of the Disk around the Class I Protostar L1489 IRS

Yoshihide Yamato, Yuri Aikawa, Nagayoshi Ohashi, John J. Tobin, Jes K. Jørgensen, Shigehisa Takakuwa, Yusuke Aso, Jinshi Sai (Insa Choi), Christian Flores, Itziar de Gregorio-Monsalvo, Shingo Hirano, Ilseung Han, Miyu Kido, Patrick M. Koch, Woojin Kwon, Shih-Ping Lai, Chang Won Lee, Jeong-Eun Lee, Zhi-Yun Li, Zhe-Yu Daniel Lin, Leslie W. Looney, Shoji Mori, Suchitra Narayanan, Nguyen Thi Phuong, Kazuya Saigo, Alejandro Santamaría-Miranda, Rajeeb Sharma, Travis J. Thieme, Kengo Tomida, Merel L. R. van ’t Hoff, Hsi-Wei Yen

The Astrophysical Journal　951　(1)　11-11　2023年6月28日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/accd71 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract Constraining the physical and chemical structure of young embedded disks is crucial for understanding the earliest stages of planet formation. As part of the Early Planet Formation in Embedded Disks Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Large Program, we present high spatial resolution (∼0.″1 or ∼15 au) observations of the 1.3 mm continuum and ¹³CO J = 2–1, C¹⁸O J = 2–1, and SO J_N = 6₅–5₄ molecular lines toward the disk around the Class I protostar L1489 IRS. The continuum emission shows a ring-like structure at 56 au from the central protostar and tenuous, optically thin emission extending beyond ∼300 au. The ¹³CO emission traces the warm disk surface, while the C¹⁸O emission originates from near the disk midplane. The coincidence of the radial emission peak of C¹⁸O with the dust ring may indicate a gap-ring structure in the gaseous disk as well. The SO emission shows a highly complex distribution, including a compact, prominent component at ≲30 au, which is likely to originate from thermally sublimated SO molecules. The compact SO emission also shows a velocity gradient along a direction tilted slightly (∼15°) with respect to the major axis of the dust disk, which we interpret as an inner warped disk in addition to the warp around ∼200 au suggested by previous work. These warped structures may be formed by a planet or companion with an inclined orbit, or by a gradual change in the angular momentum axis during gas infall.
Early Planet Formation in Embedded Disks (eDisk). I. Overview of the Program and First Results

Nagayoshi Ohashi, John J. Tobin, Jes K. Jørgensen, Shigehisa Takakuwa, Patrick Sheehan, Yuri Aikawa, Zhi-Yun Li, Leslie W. Looney, Jonathan P. Williams, Yusuke Aso, Rajeeb Sharma, Jinshi Sai (Insa Choi), Yoshihide Yamato, Jeong-Eun Lee, Kengo Tomida, Hsi-Wei Yen, Frankie J. Encalada, Christian Flores, Sacha Gavino, Miyu Kido, Ilseung Han, Zhe-Yu Daniel Lin, Suchitra Narayanan, Nguyen Thi Phuong, Alejandro Santamaría-Miranda, Travis J. Thieme, Merel L. R. van ’t Hoff, Itziar de Gregorio-Monsalvo, Patrick M. Koch, Woojin Kwon, Shih-Ping Lai, Chang Won Lee, Adele Plunkett, Kazuya Saigo, Shingo Hirano, Ka Ho Lam, Shoji Mori

The Astrophysical Journal　951　(1)　8-8　2023年6月28日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/acd384 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract We present an overview of the Large Program, “Early Planet Formation in Embedded Disks (eDisk),” conducted with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). The ubiquitous detections of substructures, particularly rings and gaps, in protoplanetary disks around T Tauri stars raise the possibility that at least some planet formation may have already started during the embedded stages of star formation. In order to address exactly how and when planet formation is initiated, the program focuses on searching for substructures in disks around 12 Class 0 and 7 Class I protostars in nearby (<200 pc) star-forming regions through 1.3 mm continuum observations at a resolution of ∼7 au (0.″04). The initial results show that the continuum emission, mostly arising from dust disks around the sample protostars, has relatively few distinctive substructures, such as rings and spirals, in marked contrast to Class II disks. The dramatic difference may suggest that substructures quickly develop in disks when the systems evolve from protostars to Class II sources, or alternatively that high optical depth of the continuum emission could obscure internal structures. Kinematic information obtained through CO isotopologue lines and other lines reveals the presence of Keplerian disks around protostars, providing us with crucial physical parameters, in particular, the dynamical mass of the central protostars. We describe the background of the eDisk program, the sample selection and their ALMA observations, and the data reduction, and we also highlight representative first-look results.
The Athena++ Adaptive Mesh Refinement Framework: Multigrid Solvers for Self-gravity

Kengo Tomida, James M. Stone

The Astrophysical Journal Supplement Series　2023年5月1日

DOI： 10.3847/1538-4365/acc2c0 　
Three-dimensional Simulations of Magnetospheric Accretion in a T Tauri Star: Accretion and Wind Structures Just Around the Star

Shinsuke Takasao, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki, Takeru K. Suzuki

The Astrophysical Journal　941　(1)　2022年12月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/ac9eb1 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
Interaction of a Relativistic Magnetized Collisionless Shock with a Dense Clump

Sara Tomita, Yutaka Ohira, Shigeo S. Kimura, Kengo Tomida, Kenji Toma

The Astrophysical Journal Letters　2022年9月1日

DOI： 10.3847/2041-8213/ac88be 　
Osaka Feedback Model. II. Modeling Supernova Feedback Based on High-resolution Simulations

Yuri Oku, Kengo Tomida, Kentaro Nagamine, Ikkoh Shimizu, Renyue Cen

The Astrophysical Journal Supplement Series　262　(1)　9-9　2022年9月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4365/ac77ff 　

ISSN：0067-0049

eISSN：1538-4365

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract Feedback from supernovae (SNe) is an essential mechanism that self-regulates the growth of galaxies, and a better model of SN feedback is still needed in galaxy-formation simulations. In the first part of this paper, using an Eulerian hydrodynamic code Athena++, we find the universal scaling relations for the time evolution of momentum and radius for a superbubble, when the momentum and time are scaled by those at the shell-formation time. In the second part of this paper, we develop a SN feedback model based on the Athena++ simulation results utilizing Voronoi tessellation around each star particle, and implement it into the GADGET3-Osaka smoothed particle hydrodynamic code. Our feedback model was demonstrated to be isotropic and conservative in terms of energy and momentum. We examined the mass/energy/metal loading factors and find that our stochastic thermal feedback model produced galactic outflow that carries metals high above the galactic plane but with weak suppression of star formation. Additional mechanical feedback further suppressed star formation and brought the simulation results into better agreement with the observations of the Kennicutt–Schmidt relation, with all the results being within the uncertainties of observed data. We argue that both thermal and mechanical feedback are necessary for the SN feedback model of galaxy evolution when an individual SN bubble is unresolved.
Universal Properties of Dense Clumps in Magnetized Molecular Clouds Formed through Shock Compression of Two-phase Atomic Gases

Kazunari Iwasaki, Kengo Tomida

The Astrophysical Journal　2022年8月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/ac75cc 　
Nature of Supersonic Turbulence and Density Distribution Function in the Multiphase Interstellar Medium

Masato I. N. Kobayashi, Tsuyoshi Inoue, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki, Hiroki Nakatsugawa

The Astrophysical Journal　2022年5月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/ac5a54 　
OPTAB: Public code for generating gas opacity tables for radiation hydrodynamics simulations

Hirose, S., Hauschildt, P., Minoshima, T., Tomida, K., Sano, T.

Astronomy and Astrophysics　659　2022年

DOI： 10.1051/0004-6361/202141076 　

ISSN：1432-0746 0004-6361
Osaka Feedback Model II: Modeling Supernova Feedback Based on High-Resolution Simulations

Yuri Oku, Kengo Tomida, Kentaro Nagamine, Ikkoh Shimizu, Renyue Cen

Proceedings of the International Astronomical Union　17　(S373)　181-185　2021年8月
出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)
DOI： 10.1017/s1743921322004860 　

ISSN：1743-9213

eISSN：1743-9221

詳細を見る詳細を閉じる

Abstract Feedback from supernovae (SNe) is an essential mechanism that self-regulates the growth of galaxies. We build an SN feedback model based on high-resolution simulations of superbubble and SN-driven outflows for the physical understanding of the galaxy–CGM connection. Using an Eulerian hydrodynamic code Athena++, we find universal scaling relations for the time evolution of superbubble momentum, when the momentum and time are scaled by those at the shell-formation time. We then develop an SN feedback model utilizing Voronoi tessellation, and implement it into the GADGET3-Osaka smoothed particle hydrodynamic code. We show that our stochastic thermal feedback model produces galactic outflow that carries the metals high above the galactic plane but with weak suppression of star formation. Additional mechanical feedback further suppresses star formation. Therefore, we argue that both thermal and mechanical feedback is necessary for the SN feedback model of galaxy evolution when an individual SN bubble is unresolved.
Magnetohydrodynamic effect on first star formation: pre-stellar core collapse and protostar formation

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

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　505　(3)　4197-4214　2021年6月23日

DOI： 10.1093/mnras/stab1330 　

ISSN：0035-8711 1365-2966

eISSN：1365-2966
Misaligned Twin Molecular Outflows from the Class 0 Protostellar Binary System VLA 1623A Unveiled by ALMA

Chihomi Hara, Ryohei Kawabe, Fumitaka Nakamura, Naomi Hirano, Shigehisa Takakuwa, Yoshito Shimajiri, Takeshi Kamazaki, James Di Francesco, Masahiro N. Machida, Motohide Tamura, Kazuya Saigo, Tomoaki Matsumoto, Kengo Tomida

The Astrophysical Journal　912　(1)　34-34　2021年5月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/abb810 　

ISSN：0004-637X 1538-4357

eISSN：1538-4357
ALMA Observation of the Protoplanetary Disk around WW Cha: Faint Double-peaked Ring and Asymmetric Structure

Kanagawa, K.D., Hashimoto, J., Muto, T., Tsukagoshi, T., Takahashi, S.Z., Hasegawa, Y., Konishi, M., Nomura, H., Liu, H.B., Dong, R., Kataoka, A., Momose, M., Ono, T., Sitko, M., Takami, M., Tomida, K.

Astrophysical Journal　909　(2)　212-212　2021年3月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/abdfc5 　

ISSN：1538-4357 0004-637X
Erratum: Pre-explosion Spiral Mass Loss of a Binary Star Merger (Astrophysical Journal (2017) 850 (59) DOI: 10.3847/1538-4357/aa95b9)

Pejcha, O., Metzger, B.D., Tyles, J.G., Tomida, K.

Astrophysical Journal　922　(2)　2021年

DOI： 10.3847/1538-4357/ac3764 　

ISSN：1538-4357 0004-637X
Transition Region from Turbulent to Dead Zone in Protoplanetary Disks: Local Shearing Box Simulations

Fulvia Pucci, Kengo Tomida, James Stone, Shinsuke Takasao, Hantao Ji, Shoichi Okamura

The Astrophysical Journal　907　(1)　13-13　2021年1月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/abc9c0 　

eISSN：1538-4357
Bimodal Behavior and Convergence Requirement in Macroscopic Properties of the Multiphase Interstellar Medium Formed by Atomic Converging Flows

Masato I. N. Kobayashi, Tsuyoshi Inoue, Shu-ichiro Inutsuka, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki, Kei E. I. Tanaka

The Astrophysical Journal　905　(2)　95-95　2020年12月17日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/abc5be 　

eISSN：1538-4357
Salt, Hot Water, and Silicon Compounds Tracing Massive Twin Disks

Kei E. I. Tanaka, Yichen Zhang, Tomoya Hirota, Nami Sakai, Kazuhito Motogi, Kengo Tomida, Jonathan C. Tan, Viviana Rosero, Aya E. Higuchi, Satoshi Ohashi, Mengyao Liu, Koichiro Sugiyama

The Astrophysical Journal Letters　900　(1)　2020年9月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/2041-8213/abadfc 　

詳細を見る詳細を閉じる

We report results of $0\buildrel{\prime\prime}\over{.} 05$-resolution observations toward the O-type proto-binary system IRAS 16547-4247 with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. We present dynamical and chemical structures of the circumbinary disk, circumstellar disks, outflows, and jets, illustrated by multi-wavelength continuum and various molecular lines. In particular, we detect sodium chloride, silicon compounds, and vibrationally excited water lines as probes of the individual protostellar disks at a scale of 100 au. These are complementary to typical hot-core molecules tracing the circumbinary structures on a 1000 au scale. The H₂O line tracing inner disks has an upper-state energy of ${E}_{u}/k\gt 3000\,{\rm{K } }$, indicating a high temperature of the disks. On the other hand, despite the detected transitions of NaCl, SiO, and SiS not necessarily having high upper-state energies, they are enhanced only in the vicinity of the protostars. We posit that these molecules are the products of dust destruction, which only happens in the inner disks. This is the second detection of alkali metal halide in protostellar systems after the case of the disk of Orion Source I, and also one of few massive protostellar disks associated with high-energy transition water and silicon compounds. These new results suggest that these "hot-disk" lines may be common in innermost disks around massive protostars, and have great potential for future research of massive star formation. We also tentatively find that the twin disks are counter-rotating, which might give a hint of the origin of the massive proto-binary system IRAS 16547-4247....
Protostellar Collapse: Regulation of the Angular Momentum and Onset of an Ionic Precursor

March, , P., Tomida, K., Tanaka, K.E.I., Commer?on, B., Chabrier, G.

Astrophysical Journal　900　(2)　180-180　2020年9月1日
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/abad99 　

ISSN：1538-4357 0004-637X
Salt, Hot Water, and Silicon Compounds Tracing Massive Twin Disks 査読有り

Kei E. I. Tanaka, Yichen Zhang, Tomoya Hirota, Nami Sakai, Kazuhito Motogi, Kengo Tomida, Jonathan C. Tan, Viviana Rosero, Aya E. Higuchi, Satoshi Ohashi, Mengyao Liu, Koichiro Sugiyama

The Astrophysical Journal　2020年8月25日
出版者・発行元： arXiv e-prints
DOI： 10.3847/2041-8213/abadfc 　

詳細を見る詳細を閉じる

We report results of 0.05"-resolution observations toward the O-type proto-binary system IRAS 16547-4247 with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). We present dynamical and chemical structures of the circumbinary disk, circumstellar disks, outflows and jets, illustrated by multi-wavelength continuum and various molecular lines. In particular, we detect sodium chloride, silicon compounds, and vibrationally-excited water lines as probes of the individual protostellar disks at a scale of 100 au. These are complementary to typical hot-core molecules tracing the circumbinary structures on a 1000-au scale. The H2O line tracing inner-disks has an upper-state energy of Eu/k>3000K, indicating a high temperature of the disks. On the other hand, despite the detected transitions of NaCl, SiO, and SiS not necessarily having high upper-state energies, they are enhanced only in the vicinity of the protostars. We interpret that these molecules are the products of dust destruction, which only happens in the inner disks. This is the second detection of alkali metal halide in protostellar systems after the case of the disk of Orion Source I, and also one of few massive protostellar disks associated with high-energy transition water and silicon compounds. These new results suggest these "hot-disk" lines may be common in innermost disks around massive protostars, and have great potential for future research of massive star formation. We also tentatively find that the twin disks are counter-rotating, which might give a hint of the origin of the massive proto-binary system IRAS 16547-4247....
FRagmentation and Evolution of Dense Cores Judged by ALMA (FREJA). I. Overview: Inner ∼1000 au Structures of Prestellar/Protostellar Cores in Taurus 査読有り

Kazuki Tokuda, Kakeru Fujishiro, Kengo Tachihara, Tatsuyuki Takashima, Yasuo Fukui, Sarolta Zahorecz, Kazuya Saigo, Tomoaki Matsumoto, Kengo Tomida, Masahiro N. Machida, Shu-ichiro Inutsuka, Philippe André, Akiko Kawamura, Toshikazu Onishi

The Astrophysical Journal　899　(1)　2020年8月7日

DOI： 10.3847/1538-4357/ab9ca7 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
The Athena++ Adaptive Mesh Refinement Framework: Design and Magnetohydrodynamic Solvers 査読有り

James M. Stone, Kengo Tomida, Christopher J. White, Kyle G. Felker

The Astrophysical Journal Supplement Series　2020年7月1日

DOI： 10.3847/1538-4365/ab929b 　
A low-velocity bipolar outflow from a deeply embedded object in Taurus revealed by the Atacama Compact Array 査読有り

Fujishiro, Kakeru, Tokuda, Kazuki, Tachihara, Kengo, Takashima, Tatsuyuki, Fukui, Yasuo, Zahorecz, Sarolta, Saigo, Kazuya, Matsumoto, Tomoaki, Tomida, Kengo, Machida, Masahiro N., Inutsuka, Shu-ichiro, André, Philippe, Kawamura, Akiko, Onishi, Toshikazu

The Astrophysical Journal　899　(1)　L10-L10　2020年6月
出版者・発行元： arXiv e-prints
DOI： 10.3847/2041-8213/ab9ca8 　

eISSN：2041-8213

詳細を見る詳細を閉じる

The first hydrostatic core, the first quasi-hydrostatic object formed during the star formation process, is still the observational missing link between the prestellar and protostellar phases, mainly due to its short lifetime. Although we have not established a clear method to identify this rare object, recent theoretical studies predict that the first core has millimeter continuum emission and low-velocity outflow with a wide opening angle. An extensive continuum/outflow survey toward a large number of $"$starless$"$ cores in nearby star-forming regions works as a pathfinder. We observed 32 prestellar cores in Taurus with an average density of $\gtrsim$10$^5$ cm$^{-3}$ in 1.3 mm continuum and molecular lines using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array$-$Atacama Compact Array (ALMA$-$ACA) stand-alone mode. Among the targets, MC35-mm centered at one of the densest $"$starless$"$ cores in Taurus has blueshifted/redshifted wings in the $^{12}$CO (2-1) line, indicating that there is deeply embedded object driving molecular outflow. The observed velocities and sizes of the possible outflow lobes are 2-4 km s$^{-1}$, and $\sim$2 $\times$10$^3$ au, respectively, and the dynamical time is calculated to be $\sim$10$^3$ yr. In addition to this, the core is one of the strongest N$_2$D$^{+}$ (3-2) emitters in our sample. All of the observed signatures do not conflict with any of the theoretical predictions about the first hydrostatic core so far, and thus MC35-mm is unique as the only first-core candidate in the Taurus molecular cloud....
Turbulent dissipation, CH$^+$ abundance, H$_2$ line luminosities, and polarization in the cold neutral medium 査読有り

Moseley, Eric R., Draine, B. T., Tomida, Kengo, Stone, James M.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　500　(3)　3290-3308　2020年6月
出版者・発行元： arXiv e-prints
DOI： 10.1093/mnras/staa3384 　

ISSN：1365-2966 0035-8711
GW Ori: Interactions between a Triple-star System and Its Circumtriple Disk in Action 査読有り

Bi, Jiaqing, van der Marel, Nienke, Dong (董若冰), Ruobing, Muto, Takayuki, Martin, Rebecca G., Smallwood, Jeremy L., Hashimoto, Jun, Liu, Hauyu Baobab, Nomura, Hideko, Hasegawa, Yasuhiro, Takami, Michihiro, Konishi, Mihoko, Momose, Munetake, Kanagawa, Kazuhiro D., Kataoka, Akimasa, Ono, Tomohiro, Sitko, Michael L., Takahashi, Sanemichi Z., Tomida, Kengo, Tsukagoshi, Takashi

The Astrophysical Journal　895　(1)　L18-L18　2020年5月
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/2041-8213/ab8eb4 　

ISSN：2041-8205

eISSN：2041-8213

詳細を見る詳細を閉じる

GW Ori is a hierarchical triple system with a rare circumtriple disk. We present Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) observations of 1.3 mm dust continuum and ¹²CO J = 2 - 1 molecular gas emission of the disk. For the first time, we identify three dust rings in the GW Ori disk at ∼46, 188, and 338 au, with estimated dust mass of 74, 168, and 245 Earth masses, respectively. To our knowledge, its outermost ring is the largest dust ring ever found in protoplanetary disks. We use visibility modeling of dust continuum to show that the disk has misaligned parts, and the innermost dust ring is eccentric. The disk misalignment is also suggested by the CO kinematics. We interpret these substructures as evidence of ongoing dynamical interactions between the triple stars and the circumtriple disk....
Disk Structure around the Class I Protostar L1489 IRS Revealed by ALMA: A Warped-disk System 査読有り

Sai, Jinshi, Ohashi, Nagayoshi, Saigo, Kazuya, Matsumoto, Tomoaki, Aso, Yusuke, Takakuwa, Shigehisa, Aikawa, Yuri, Kurose, Ippei, Yen, Hsi-Wei, Tomisaka, Kohji, Tomida, Kengo, Machida, Masahiro N.

The Astrophysical Journal　893　(1)　51-51　2020年4月
出版者・発行元： American Astronomical Society
DOI： 10.3847/1538-4357/ab8065 　

eISSN：1538-4357

詳細を見る詳細を閉じる

We have observed the Class I protostar L1489 IRS with the Atacama Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Band 6. The C¹⁸O J = 2-1 line emission shows flattened and non-axisymmetric structures in the same direction as its velocity gradient due to rotation. We discovered that the C¹⁸O emission shows dips at a radius of ∼200-300 au while the 1.3 mm continuum emission extends smoothly up to r ∼ 400 au. At the radius of the C¹⁸O dips, the rotational axis of the outer portion appears to be tilted by ∼15° from that of the inner component. Both the inner and outer components with respect to the C¹⁸O dips exhibit the r^-0.5 Keplerian rotation profiles until r ∼ 600 au. These results not only indicate that a Keplerian disk extends up to ∼600 au but also that the disk is warped. We constructed a three-dimensional warped-disk model rotating at the Keplerian velocity, and demonstrated that the warped-disk model reproduces main observed features in the velocity channel maps and the PV diagrams. Such a warped-disk system can form by mass accretion from a misaligned envelope. We also discuss a possible disk evolution scenario based on comparisons of disk radii and masses between Class I and Class II sources....
Formation and Evolution of Disks Around Young Stellar Objects 査読有り

Zhao, B., Tomida, K., Hennebelle, P., Tobin, J.J., Maury, A., Hirota, T., S{\'a}nchez-Monge, ?., Kuiper, R., Rosen, A., Bh, are, A., Padovani, M., Lee, Y.-N.

Space Science Reviews　216　(3)　2020年4月

DOI： 10.1007/s11214-020-00664-z 　

ISSN：1572-9672 0038-6308
The Detection of Dust Gap-ring Structure in the Outer Region of the CR Cha Protoplanetary Disk 査読有り

Kim, Seongjoong, Takahashi, Sanemichi, Nomura, Hideko, Tsukagoshi, Takashi, Lee, Seokho, Muto, Takayuki, Dong, Ruobing, Hasegawa, Yasuhiro, Hashimoto, Jun, Kanagawa, Kazuhiro, Kataoka, Akimasa, Konishi, Mihoko, Liu, Hauyu Baobab, Momose, Munetake, Sitko, Michael, Tomida, Kengo

The Astrophysical Journal　888　(2)　2020年1月

DOI： 10.3847/1538-4357/ab5d2b 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
Impact of the Hall effect in star formation, improving the angular momentum conservation 査読有り

March, , P., Tomida, K., Commer?on, B., Chabrier, G.

Astronomy and Astrophysics　631　2019年11月

DOI： 10.1051/0004-6361/201936215 　

ISSN：1432-0746 0004-6361
Disc formation in magnetized dense cores with turbulence and ambipolar diffusion 査読有り

Lam, K.H., Li, Z.-Y., Chen, C.-Y., Tomida, K., Zhao, B.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　489　(4)　2019年11月

DOI： 10.1093/mnras/stz2436 　

ISSN：1365-2966 0035-8711
Nonideal MHD Simulation of HL Tau Disk: Formation of Rings 査読有り

Xiao 晓 Hu 胡, Zhaohuan 照寰 Zhu 朱, Satoshi 住聡 Okuzumi 奥, Xue-Ning 雪宁 Bai 白, Lile 力乐 Wang 王, Kengo 田賢吾 Tomida 富, James M. Stone

The Astrophysical Journal　2019年11月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/ab44cb 　
A centrally concentrated sub-solar-mass starless core in the Taurus L1495 filamentary complex 査読有り

Tokuda, Kazuki, Tachihara, Kengo, Saigo, Kazuya, André, Phillipe, Miyamoto, Yosuke, Zahorecz, Sarolta, Inutsuka, Shu-ichiro, Matsumoto, Tomoaki, Takashima, Tatsuyuki, Machida, Masahiro N., Tomida, Kengo, Taniguchi, Kotomi, Fukui, Yasuo, Kawamura, Akiko, Tatematsu, Ken'ichi, Kandori, Ryo, Onishi, Toshikazu

Publications of the Astronomical Society of Japan　71　(4)　2019年8月

DOI： 10.1093/pasj/psz051 　

ISSN：0004-6264

eISSN：2053-051X
Giant Protostellar Flares: Accretion-driven Accumulation and Reconnection-driven Ejection of Magnetic Flux in Protostars 査読有り

Shinsuke Takasao, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki, Takeru K. Suzuki

The Astrophysical Journal　878　(1)　2019年6月6日

DOI： 10.3847/2041-8213/ab22bb 　

ISSN：2041-8205

eISSN：2041-8213
Acceleration and escape processes of high-energy particles in turbulence inside hot accretion flows 査読有り

Shigeo S Kimura, Kengo Tomida, Kohta Murase

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　485　(1)　163-178　2019年5月1日
出版者・発行元： Oxford University Press ({OUP})
DOI： 10.1093/mnras/stz329 　

詳細を見る詳細を閉じる

...
The Early Stage of Molecular Cloud Formation by Compression of Two-phase Atomic Gases 査読有り

Kazunari Iwasaki, Kengo Tomida, Tsuyoshi Inoue, Shu-ichiro Inutsuka

The Astrophysical Journal　2019年3月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/ab02ff 　
Extremely Dense Cores Associated with Chandra Sources in Ophiuchus A: Forming Brown Dwarfs Unveiled? 査読有り

Kawabe, Ryohei, Hara, Chihomi, Nakamura, Fumitaka, Saigo, Kazuya, Kamazaki, Takeshi, Shimajiri, Yoshito, Tomida, Kengo, Takakuwa, Shigehisa, Tsuboi, Yohko, Machida, Masahiro N., Di Francesco, James, Friesen, Rachel, Hirano, Naomi, Oasa, Yumiko, Tamura, Motohide, Tamura, Yoichi, Tsukagoshi, Takashi, Wilner, David

The Astrophysical Journal　866　(2)　141　2018年10月

DOI： 10.3847/1538-4357/aae153 　

詳細を見る詳細を閉じる

On the basis of various data such as ALMA, JVLA, Chandra, Herschel, and Spitzer, we confirmed that two protostellar candidates in Oph A are bona fide protostars or proto-brown dwarfs (proto-BDs) in extremely early evolutionary stages. Both objects are barely visible across infrared (IR; i.e., near-IR to far-IR) bands. The physical nature of the cores is very similar to that expected in first hydrostatic cores (FHSCs), objects theoretically predicted in the evolutionary phase prior to stellar core formation with gas densities of ∼10^11-12 cm^-3. This suggests that the evolutionary stage is close to the FHSC formation phase. The two objects are associated with faint X-ray sources, suggesting that they are in very early phase of stellar core formation with magnetic activity. In addition, we found the CO outflow components around both sources, which may originate from the young outflows driven by these sources. The masses of these objects are calculated to be ∼0.01-0.03 M _☉ from the dust continuum emission. These physical properties are consistent with that expected from the numerical model of forming brown dwarfs. These facts (the X-ray detection, CO outflow association, and FHSC-like spectral energy distributions) strongly indicate that the two objects are proto-BDs or will be in the very early phase of protostars, which will evolve to more massive protostars if they gain enough mass from their surroundings. The ages of these two objects are likely to be within ∼10³ years after the protostellar core (or second core) formation, taking into account the outflow dynamical times (≲500 years)....
Parametric Study of the Rossby Wave Instability in a Two-dimensional Barotropic Disk. II. Nonlinear Calculations 査読有り

Tomohiro Ono, Takayuki Muto, Kengo Tomida, Zhaohuan Zhu

The Astrophysical Journal　2018年9月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/aad54d 　
Warm CO Gas Generated by Possible Turbulent Shocks in a Low-mass Star-forming Dense Core in Taurus 査読有り

Kazuki Tokuda, Toshikazu Onishi, Kazuya Saigo, Tomoaki Matsumoto, Tsuyoshi Inoue, Shu-ichiro Inutsuka, Yasuo Fukui, Masahiro N. Machida, Kengo Tomida, Takashi Hosokawa, Akiko Kawamura, Kengo Tachihara

The Astrophysical Journal　862　(1)　2018年7月17日

DOI： 10.3847/1538-4357/aac898 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
A Three-dimensional Simulation of a Magnetized Accretion Disk: Fast Funnel Accretion onto a Weakly Magnetized Star 査読有り

Shinsuke Takasao, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki, Takeru K. Suzuki

The Astrophysical Journal　857　(1)　2018年4月6日
出版者・発行元： Institute of Physics Publishing
DOI： 10.3847/1538-4357/aab5b3 　

ISSN：1538-4357 0004-637X
Pre-explosion Spiral Mass Loss of a Binary Star Merger 査読有り

Ondřej Pejcha, Brian D. Metzger, Jacob G. Tyles, Kengo Tomida

The Astrophysical Journal　850　(1)　2017年11月17日

DOI： 10.3847/1538-4357/aa95b9 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
ALMA Observations of SMM11 Reveal an Extremely Young Protostar in Serpens Main Cluster 査読有り

Yusuke Aso, Nagayoshi Ohashi, Yuri Aikawa, Masahiro N. Machida, Kazuya Saigo, Masao Saito, Shigehisa Takakuwa, Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Hsi-Wei Yen, Jonathan P. Williams

The Astrophysical Journal　850　(1)　L2　2017年11月10日

DOI： 10.3847/2041-8213/aa9701 　

ISSN：2041-8205

eISSN：2041-8213
A Detached Protostellar Disk around a ∼0.2 M ⊙ Protostar in a Possible Site of a Multiple Star Formation in a Dynamical Environment in Taurus 査読有り

Kazuki Tokuda, Toshikazu Onishi, Kazuya Saigo, Takashi Hosokawa, Tomoaki Matsumoto, Shu-ichiro Inutsuka, Masahiro N. Machida, Kengo Tomida, Masanobu Kunitomo, Akiko Kawamura, Yasuo Fukui, Kengo Tachihara

The Astrophysical Journal　849　(2)　101-101　2017年11月6日

DOI： 10.3847/1538-4357/aa8e9e 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
ALMA Observations of the Protostar L1527 IRS: Probing Details of the Disk and the Envelope Structures 査読有り

Yusuke Aso, Nagayoshi Ohashi, Yuri Aikawa, Masahiro N. Machida, Kazuya Saigo, Masao Saito, Shigehisa Takakuwa, Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Hsi-Wei Yen

The Astrophysical Journal　849　(1)　56-56　2017年10月30日

DOI： 10.3847/1538-4357/aa8264 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
Alma Observations of the Transition from Infall Motion to Keplerian Rotation around the Late-phase Protostar TMC-1A (vol 812 , 2015) 査読有り

Yusuke Aso, Nagayoshi Ohashi, Kazuya Saigo, Shin Koyamatsu, Yuri Aikawa, Masahiko Hayashi, Masahiro N. Machida, Masao Saito, Shigehisa Takakuwa, Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Hsi-Wei Yen

ASTROPHYSICAL JOURNAL　836　(1)　2017年2月

DOI： 10.3847/1538-4357/836/1/148 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
Grand-design Spiral Arms in a Young Forming Circumstellar Disk 査読有り

Kengo Tomida, Masahiro N. Machida, Takashi Hosokawa, Yuya Sakurai, Chia Hui Lin

The Astrophysical Journal　835　(1)　2017年1月20日

DOI： 10.3847/2041-8213/835/1/L11 　

ISSN：2041-8205

eISSN：2041-8213
Grand design spiral arms in a young forming circumstellar disk . 査読有り

Tomida, K., Machida, M. N., Hosokawa, T., Sakurai, Y., Lin, C. H.

Memorie della Societa Astronomica Italiana　2017年

詳細を見る詳細を閉じる

We study formation and long-term evolution of a circumstellar disk using a resistive magnetohydrodynamic simulation. While the formed circumstellar disk is initially small, it grows as accretion continues and its radius becomes as large as 200 AUs toward the end of the Class-I phase. A pair of grand-design spiral arms form due to gravitational instability in the disk, and they transfer angular momentum. Although the spiral arms disappear in a few rotations, new spiral arms form recurrently throughout the Class-0 and I phases as the disk soon becomes unstable again by gas accretion. Using synthetic observation, we compare our model with a recent high-resolution observation of Elias 2-27, whose circumstellar disk has grand design spiral arms, and find good agreement. Our model suggests that the grand design spiral arms around Elias 2-27 are consistent with material arms formed by gravitational instability. If such spiral arms commonly exist in young circumstellar disks, it implies that young circumstellar disks are considerably massive and gravitational instability is the key process of angular momentum transport. <P />...
The origin of rotation profiles in star-forming clouds 査読有り

Takahashi, Sanemichi Z., Tomida, Kengo, Machida, Masahiro N., Inutsuka, Shu-ichiro

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　463　(2)　1390-1399　2016年12月

DOI： 10.1093/mnras/stw1994 　

ISSN：0035-8711

eISSN：1365-2966
Binary stellar mergers with marginally bound ejecta: excretion discs, inflated envelopes, outflows, and their luminous transients 査読有り

Pejcha, Ondřej, Metzger, Brian D., Tomida, Kengo

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　461　(3)　2527-2539　2016年9月

DOI： 10.1093/mnras/stw1481 　

ISSN：0035-8711

eISSN：1365-2966
Cool and luminous transients from mass-losing binary stars 査読有り

Pejcha, Ondřej, Metzger, Brian D., Tomida, Kengo

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　455　(4)　4351-4372　2016年7月

DOI： 10.1088/1742-6596/728/7/072021 　

ISSN：0035-8711

eISSN：1365-2966
Cool and luminous transients from mass-losing binary stars 査読有り

Pejcha, Ondřej, Metzger, Brian D., Tomida, Kengo

11TH PACIFIC RIM CONFERENCE ON STELLAR ASTROPHYSICS: PHYSICS AND CHEMISTRY OF THE LATE STAGES OF STELLAR EVOLUTION, PTS 1-6　728　2016年7月

DOI： 10.1088/1742-6596/728/7/072021 　 10.1093/mnras/stv2592 　

ISSN：1742-6588
Revealing a Detailed Mass Distribution of a High-density Core MC27/L1521F in Taurus with ALMA 査読有り

Tokuda, Kazuki, Onishi, Toshikazu, Matsumoto, Tomoaki, Saigo, Kazuya, Kawamura, Akiko, Fukui, Yasuo, Inutsuka, Shu-ichiro, Machida, Masahiro N., Tomida, Kengo, Tachihara, Kengo, André, Philippe

ASTROPHYSICAL JOURNAL　826　(1)　2016年7月

DOI： 10.3847/0004-637X/826/1/26 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
Cool and Luminous Transients from Mass-Losing Binary Stars 査読有り

Pejcha, Ondrej, Metzger, Brian D., Tomida, Kengo

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　455　(4)　4351-4372　2016年1月
出版者・発行元： Oxford University Press
DOI： 10.1093/mnras/stv2592 　

ISSN：1365-2966 0035-8711
ALMA Observations of a High-density Core in Taurus: Dynamical Gas Interaction at the Possible Site of a Multiple Star Formation 査読有り

Onishi, T., Tokuda, K., Saigo, K., Kawamura, A., Fukui, Y., Matsumoto, T., Inutsuka, S. -i., Machida, M., Tomida, K., Tachihara, K.

REVOLUTION IN ASTRONOMY WITH ALMA: THE THIRD YEAR　499　211-214　2015年12月
Keplerian and Infall Motions Around the Late-Phase Protostar TMC-1A 査読有り

Aso, Y., Ohashi, N., Saigo, K., Takakuwa, S., Yen, H. -W., Koyamatsu, S., Aikawa, Y., Machida, M. N., Saito, M., Tomida, K., Tomida, K.

REVOLUTION IN ASTRONOMY WITH ALMA: THE THIRD YEAR　499　285-286　2015年12月

ISSN：1050-3390
ALMA Observations of the Transition from Infall Motion to Keplerian Rotation around the Late-phase Protostar TMC-1A 査読有り

Aso, Yusuke, Ohashi, Nagayoshi, Saigo, Kazuya, Koyamatsu, Shin, Aikawa, Yuri, Hayashi, Masahiko, Machida, Masahiro N., Saito, Masao, Takakuwa, Shigehisa, Tomida, Kengo, Tomisaka, Kohji, Yen, Hsi-Wei

The Astrophysical Journal　812　(1)　27-27　2015年10月6日

DOI： 10.1088/0004-637X/812/1/27 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
SMA and ALMA Studies of Protoplanetary-Disk Formation around Low-mass Protostars 査読有り

Takakuwa, Shigehisa, Yen, Hsi-Wei, Ohashi, Nagayoshi, Chou, Ti-Lin, Aso, Yusuke, Saigo, Kazuya, Saito, Masao, Machida, Masahiro N., Tomida, Kengo, Aikawa, Yuri, Tomisaka, Kohji, Koyamatsu, Shin, Takahashi, Sanemichi Z.

FROM INTERSTELLAR CLOUDS TO STAR-FORMING GALAXIES: UNIVERSAL PROCESSES?　(315)　126-129　2015年8月

DOI： 10.1017/S1743921316007389 　

ISSN：1743-9213

eISSN：1743-9221
Extremely Bright Submillimeter Galaxies beyond the Lupus-I Star-forming Region 査読有り

Tamura, Y., Kawabe, R., Shimajiri, Y., Tsukagoshi, T., Nakajima, Y., Oasa, Y., Wilner, D. J., Chandler, C. J., Saigo, K., Tomida, K., Yun, M. S., Taniguchi, A., Kohno, K., Hatsukade, B., Aretxaga, I., Austermann, J. E., Dickman, R., Ezawa, H., Goss, W. M., Hayashi, M., Hughes, D. H., Hiramatsu, M., Inutsuka, S., Ogasawara, R., Ohashi, N., Oshima, T., Scott, K. S., Wilson, G. W.

The Astrophysical Journal　808　(2)　121-121　2015年8月
出版者・発行元： {IOP} Publishing
DOI： 10.1088/0004-637X/808/2/121 　

詳細を見る詳細を閉じる

We report detections of two candidate distant submillimeter galaxies (SMGs), MM J154506.4-344318 and MM J154132.7-350320, which are discovered in the AzTEC/ASTE 1.1 mm survey toward the Lupus-I star-forming region. The two objects have 1.1 mm flux densities of 43.9 and 27.1 mJy, and have Herschel/SPIRE counterparts as well. The Submillimeter Array counterpart to the former SMG is identified at 890 μm and 1.3 mm. Photometric redshift estimates using all available data from the mid-infrared to the radio suggest that the redshifts of the two SMGs are {z}_{photo}≃ 4-5 and 3, respectively. Near-infrared objects are found very close to the SMGs and they are consistent with low-z ellipticals, suggesting that the high apparent luminosities can be attributed to gravitational magnification. The cumulative number counts at {S}_1.1{mm}≥slant 25 mJy, combined with the other two 1.1 mm brightest sources, are {0.70}_-0.34^+0.56 deg^-2, which is consistent with a model prediction that accounts for flux magnification due to strong gravitational lensing. Unexpectedly, a z\gt 3 SMG and a Galactic dense starless core (e.g., a first hydrostatic core) could be similar in the mid-infrared to millimeter spectral energy distributions and spatial structures at least at ≳ 1\prime\prime . This indicates that it is necessary to distinguish the two possibilities by means of broadband photometry from the optical to centimeter and spectroscopy to determine the redshift, when a compact object is identified toward Galactic star-forming regions.
RADIATION MAGNETOHYDRODYNAMIC SIMULATIONS OF PROTOSTELLAR COLLAPSE: NONIDEAL MAGNETOHYDRODYNAMIC EFFECTS AND EARLY FORMATION OF CIRCUMSTELLAR DISKS 査読有り

Kengo Tomida, Satoshi Okuzumi, Masahiro N. Machida

ApJ　801　(2)　117-117　2015年3月10日

DOI： 10.1088/0004-637x/801/2/117 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
ALMA Observations of a High-density Core in Taurus: Dynamical Gas Interaction at the Possible Site of a Multiple Star Formation 査読有り

Kazuki Tokuda, Toshikazu Onishi, Kazuya Saigo, Akiko Kawamura, Yasuo Fukui, Tomoaki Matsumoto, Shu-ichiro Inutsuka, Masahiro N. Machida, Kengo Tomida, Kengo Tachihara

FROM INTERSTELLAR CLOUDS TO STAR-FORMING GALAXIES: UNIVERSAL PROCESSES?　(315)　2015年

DOI： 10.1017/S174392131600836X 　

ISSN：1743-9213

eISSN：1743-9221
FORMATION OF A KEPLERIAN DISK IN THE INFALLING ENVELOPE AROUND L1527 IRS: TRANSFORMATION FROM INFALLING MOTIONS TO KEPLER MOTIONS 査読有り

Nagayoshi Ohashi, Kazuya Saigo, Yusuke Aso, Yuri Aikawa, Shin Koyamatsu, Masahiro N. Machida, Masao Saito, Sanemichi Z. Takahashi, Shigehisa Takakuwa, Kengo Tomida, Kohji Tomisaka, Hsi-Wei Yen

ApJ　796　(2)　131-131　2014年11月

DOI： 10.1088/0004-637x/796/2/131 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
ALMA OBSERVATIONS OF INFALLING FLOWS TOWARD THE KEPLERIAN DISK AROUND THE CLASS I PROTOSTAR L1489 IRS 査読有り

Hsi-Wei Yen, Shigehisa Takakuwa, Nagayoshi Ohashi, Yuri Aikawa, Yusuke Aso, Shin Koyamatsu, Masahiro N. Machida, Kazuya Saigo, Masao Saito, Kengo Tomida, Kohji Tomisaka

ApJ　793　(1)　1-1　2014年8月27日

DOI： 10.1088/0004-637x/793/1/1 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
ALMA OBSERVATIONS OF A HIGH-DENSITY CORE IN TAURUS: DYNAMICAL GAS INTERACTION AT THE POSSIBLE SITE OF A MULTIPLE STAR FORMATION 査読有り

Kazuki Tokuda, Toshikazu Onishi, Kazuya Saigo, Akiko Kawamura, Yasuo Fukui, Tomoaki Matsumoto, Shu-ichiro Inutsuka, Masahiro N. Machida, Kengo Tomida, Kengo Tachihara

ApJ　789　(1)　L4　2014年6月11日

DOI： 10.1088/2041-8205/789/1/l4 　

ISSN：2041-8205

eISSN：2041-8213
RADIATION MAGNETOHYDRODYNAMIC SIMULATIONS OF PROTOSTELLAR COLLAPSE: LOW-METALLICITY ENVIRONMENTS 査読有り

Kengo Tomida

ApJ　786　(2)　98-98　2014年4月22日

DOI： 10.1088/0004-637x/786/2/98 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
On the role of the H 2 ortho:para ratio in gravitational collapse during star formation 査読有り

Neil Vaytet, Kengo Tomida, Gilles Chabrier

A&A　563　A85　2014年3月

DOI： 10.1051/0004-6361/201322855 　

ISSN：0004-6361

eISSN：1432-0746
Expected Observations of Star Formation Process: From Molecular Cloud Core to First Hydrostatic Core 査読有り

Kohji Tomisaka, Akimasa Kataoka, Masahiro N. Machida, Kengo Tomida, Kazuya Saigo

LABYRINTH OF STAR FORMATION　36　133-137　2014年

DOI： 10.1007/978-3-319-03041-8_24 　

ISSN：1570-6591
Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Protostellar Core Formation 査読有り

Kengo Tomida

LABYRINTH OF STAR FORMATION　36　35-39　2014年

DOI： 10.1007/978-3-319-03041-8_6 　

ISSN：1570-6591
Molecular Evolution in the First Hydrostatic Core Phase Adapting Three-Dimensional Radiation Hydrodynamic Simulations 査読有り

Furuya, K., Aikawa, Y., Tomida, K., Matsumoto, T., Saigo, K., Tomisaka, K., Hersant, F., Wakelam, V.

2013年10月

詳細を見る詳細を閉じる

We investigate the molecular evolution that develops as star formation proceeds from molecular cloud cores to first hydrostatic cores in three spatial dimensions. We perform a radiation hydrodynamic simulation in order to trace fluid parcels, in which molecular evolution is investigated, using a gas-grain chemical network model. The abundances of gaseous molecules in the warm envelope and the outer layer of the first core (T 〈 500 K) are mainly determined via evaporation of ice mantles, which are formed in a cold era (̃10 K). We find that large organic molecules, such as CH₃OH, are associated with the first core (r 〈 10 AU). This result suggest that first cores and the surrounding warm envelopes could be observed as very compact hot corinos without stellar signatures, and large organic molecules could be useful to trace first cores.
Spatially Resolving an Extremely Young Intermediate-mass Protostar in Orion 査読有り

Takahashi, S., Saigo, K., Ho, P. T. P., Tomida, K.

NEW TRENDS IN RADIO ASTRONOMY IN THE ALMA ERA: THE 30TH ANNIVERSARY OF NOBEYAMA RADIO OBSERVATORY　476　397-398　2013年10月
RMHD Simulations of Protostellar Collapse: Low-Metallicity Environment 査読有り

Tomida, Kengo

2013年7月

詳細を見る詳細を閉じる

We investigate star formation processes in low-metallicity environments using 3D radiation hydrodynamic and magnetohydrodynamic simulations in comparison with models with solar abundance. The entropy at the center of first cores becomes lower because radiation cooling is more efficient due to lower dust opacities. As a result, first cores are smaller and have shorter lifetimes. This implies that first cores tend to be more gravitationally-unstable and susceptible to fragmentation. On the other hand, the structure of proto-stellar cores after the second collapse depends on metallicities very weakly. This is because the gravitational energy released in the second collapse dominates the thermodynamical properties of protostellar cores. This result suggests that the initial conditions of stellar evolution only weakly depend on the environmental parameters.
Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Protostellar Core Formation 査読有り

Kengo Tomida

NUMERICAL MODELING OF SPACE PLASMA FLOWS ASTRONUM-2012　474　110-115　2013年4月
RADIATION MAGNETOHYDRODYNAMIC SIMULATIONS OF PROTOSTELLAR COLLAPSE: PROTOSTELLAR CORE FORMATION 査読有り

Tomida, Kengo, Tomisaka, Kohji, Matsumoto, Tomoaki, Hori, Yasunori, Okuzumi, Satoshi, Machida, Masahiro N., Saigo, Kazuya

The Astrophysical Journal　763　(1)　6-6　2013年

DOI： 10.1088/0004-637x/763/1/6 　 10.1088/0004-637X/763/1/6 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
EXPLICIT-IMPLICIT SCHEME FOR RELATIVISTIC RADIATION HYDRODYNAMICS 査読有り

Takahashi, Hiroyuki R., Ohsuga, Ken, Sekiguchi, Yuichiro, Inoue, Tsuyoshi, Tomida, Kengo

The Astrophysical Journal　764　(2)　122-122　2013年

DOI： 10.1088/0004-637x/764/2/122 　 10.1088/0004-637X/764/2/122 　

ISSN：0004-637X
SPATIALLY RESOLVING SUBSTRUCTURES WITHIN THE MASSIVE ENVELOPE AROUND AN INTERMEDIATE-MASS PROTOSTAR: MMS 6/OMC-3 査読有り

Takahashi, Satoko, Saigo, Kazuya, Ho, Paul T. P., Tomida, Kengo

The Astrophysical Journal　752　(1)　10-10　2012年

DOI： 10.1088/0004-637x/752/1/10 　 10.1088/0004-637X/752/1/10 　

ISSN：0004-637X
CHEMISTRY IN THE FIRST HYDROSTATIC CORE STAGE BY ADOPTING THREE-DIMENSIONAL RADIATION HYDRODYNAMIC SIMULATIONS 査読有り

Furuya, Kenji, Aikawa, Yuri, Tomida, Kengo, Matsumoto, Tomoaki, Saigo, Kazuya, Tomisaka, Kohji, Hersant, Franck, Wakelam, Valentine

The Astrophysical Journal　758　(2)　86-86　2012年

DOI： 10.1088/0004-637x/758/2/86 　 10.1088/0004-637X/758/2/86 　

ISSN：0004-637X

eISSN：1538-4357
Observational Identification of First Cores: Non-LTE Radiative Transfer Simulation 査読有り

Tomisaka, Kohji, Tomida, Kengo

PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　63　(5)　1151-1164　2011年10月

DOI： 10.1093/pasj/63.5.1151 　

ISSN：0004-6264

eISSN：2053-051X
Molecular Evolution of A First Core in 3 Dimensional Hydrodynamic Calculations 査読有り

Furuya, K., Aikawa, Y., Matsumoto, T., Tomida, K., Saigo, K., Tomisaka, K., Hersant, F., Wakelam, V.

2011年5月

詳細を見る詳細を閉じる

It is well established that stars are formed by gravitational collapse of molecular cloud cores. Collapsing cores initially undergo isothermal collapse. The isothermal condition breaks down at the density of ̃ 10^-13 g cm^-3, and the temperature starts rising. Increasing gas pressure decelerates the contraction, and the cores come to hydrostatic equilibrium with a radius of a few AU and a mass of ̃ 0.01 M_☉, which is called the first cores (e.g. Larson 1969). Observation of the first cores is important but challenging, since their lifetime is short (̃ 1000 yr). The mechanical property of the first cores have been studied by multi-dimensional hydrodynamic calculations considering interstellar magnetic fields and radiative transfer (e.g. Tomisaka 2002; Machida et al.2008; Tomida et al. 2010). In contrast, their chemical property is yet to be understood. It is important to reveal their chemical property in terms of which lines we should use to observe the first cores. In addition, the first cores evolve to protoplanetary disks (Saigo et al. 2008; Machida et al. 2010), hence the compositions of the first cores restrict the initial compositions of disks. We investigate molecular evolution of star forming cores that are initially rotating molecular cloud cores and collapse to form the first cores. The results of three dimensional hydrodynamic calculations (Matsumoto & Hanawa 2003) are adopted as physical models of the core. We trace trajectories of test particles in the hydrodynamic calculations, and molecular evolution is solved using low temperature chemical network (Garrod & Herbst 2006) at T < 100 K and high temperature network (Harada et al. 2010) at T > 100 K along the trajectories. We also consider three body reactions and collisional dissociations (Willacy et al. 1998). Trace particles fall into the first core almost spherically, and rotate in the first core where the spiral arms transports angular momentum. In our model with barotropic approximation, we find that in outer regions (R > 5 AU), the composition is similar to the low temperature chemistry. In intermediate regions (R ̃3 AU), hot-core like species, such as HCOOCH_3 and CH_3OCH_3 are generated. In central regions (R < 1 AU), complex molecules, such as HC_7N, HC_9N and NH_2CN, are formed in the gas phase.
EXPOSED LONG-LIFETIME FIRST CORE: A NEW MODEL OF FIRST CORES BASED ON RADIATION HYDRODYNAMICS (vol 725, L239, 2010) 査読有り

Kengo Tomida, Masahiro N. Machida, Kazuya Saigo, Kohji Tomisaka, Tomoaki Matsumoto

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS　732　(1)　2011年5月

DOI： 10.1088/2041-8205/732/1/L18 　

ISSN：2041-8205
Hydrodynamical-Chemical Models from Prestellar Cores to Protostellar Cores 査読有り

Aikawa, Yuri, Furuya, Kenji, Wakelam, Valentine, Hersant, Frank, Matsumoto, Tomoaki, Saigo, Kazuya, Tomida, Kengo, Tomisaka, Koji, Garrod, Robin, Herbst, Eric

Proceedings of the International Astronomical Union　7　(S280)　33-42　2011年

DOI： 10.1017/s1743921311024847 　 10.1017/S1743921311024847 　

ISSN：1743-9213
RADIATION MAGNETOHYDRODYNAMICS SIMULATION OF PROTO-STELLAR COLLAPSE: TWO-COMPONENT MOLECULAR OUTFLOW 査読有り

Tomida, Kengo, Tomisaka, Kohji, Matsumoto, Tomoaki, Ohsuga, Ken, Machida, Masahiro N., Saigo, Kazuya

The Astrophysical Journal　714　(1)　L58-L63　2010年

DOI： 10.1088/2041-8205/714/1/l58 　 10.1088/2041-8205/714/1/L58 　

ISSN：2041-8205
EXPOSED LONG-LIFETIME FIRST CORE: A NEW MODEL OF FIRST CORES BASED ON RADIATION HYDRODYNAMICS 査読有り

Tomida, Kengo, Machida, Masahiro N., Saigo, Kazuya, Tomisaka, Kohji, Matsumoto, Tomoaki

The Astrophysical Journal　725　(2)　L239-L244　2010年

DOI： 10.1088/2041-8205/725/2/l239 　 10.1088/2041-8205/725/2/L239 　

ISSN：2041-8205

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

MISC 6

Three-dimensional Simulations of Magnetospheric Accretion in a T Tauri Star: Accretion and Wind Structures Just Around the Star (vol 941, 73, 2022)

Shinsuke Takasao, Kengo Tomida, Kazunari Iwasaki, Takeru K. Suzuki

ASTROPHYSICAL JOURNAL　946　(1)　2023年3月

DOI： 10.3847/1538-4357/acc39b 　

ISSN： 0004-637X

eISSN： 1538-4357
Modeling Hadronic Gamma-Ray Emissions from Solar Flares and Prospects for Detecting Nonthermal Signatures from Protostars

Shigeo S. Kimura, Shinsuke Takasao, Kengo Tomida

The Astrophysical Journal　2023年2月1日

DOI： 10.3847/1538-4357/acb649 　

詳細を見る詳細を閉じる

We investigate gamma-ray emission in the impulsive phase of solar flares and the detectability of non-thermal signatures from protostellar flares. Energetic solar flares emit high-energy gamma rays of GeV energies, but their production mechanism and emission site are still unknown. Young stellar objects, including protostars, also exhibit luminous X-ray flares, but the triggering mechanism of the flaring activity is still unclear due to the strong obscuration. Non-thermal signatures in mm/sub-mm and gamma-ray bands are useful to probe protostellar flares owing to their strong penetration power. We develop a non-thermal emission model of the impulsive phase of solar flares, where cosmic-ray protons accelerated at the termination shock produce high-energy gamma rays via hadronuclear interaction with the evaporation plasma. This model can reproduce gamma-ray data in the impulsive phase of a solar flare. We apply our model to protostellar flares and show that Cherenkov Telescope Array will be able to detect gamma rays of TeV energies if particle acceleration in protostellar flares is efficient. Non-thermal electrons accelerated together with protons can emit strong mm and sub-mm signals via synchrotron radiation, whose power is consistent with the energetic mm/sub-mm transients observed from young stars. Future gamma-ray and mm/sub-mm observations from protostars, coordinated with a hard X-ray observation, will unravel the triggering mechanism of non-thermal particle production in protostellar flares.
Non-ideal magnetohydrodynamic simulations of the first star formation: the effect of ambipolar diffusion

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

2022年12月15日

詳細を見る詳細を閉じる

In the present-day universe, magnetic fields play such essential roles in star formation as angular momentum transport and outflow driving, which control circumstellar disc formation/fragmentation and also the star formation efficiency. While only a much weaker field has been believed to exist in the early universe, recent theoretical studies find that strong fields can be generated by turbulent dynamo during the gravitational collapse. Here, we investigate the gravitational collapse of a cloud core ($\sim 10^{3}\ \rm cm^{-3}$) up to protostar formation ($\sim 10^{20}\ \rm cm^{-3}$) by non-ideal magnetohydrodynamics (MHD) simulations considering ambipolar diffusion (AD), the dominant non-ideal effects in the primordial-gas. We systematically study rotating cloud cores either with or without turbulence and permeated with uniform fields of different strengths. We find that AD can slightly suppress the field growth by dynamo especially on scales smaller than the Jeans-scale at the density range $10^{10}-10^{14}\ \rm cm^{-3}$, while we could not see the AD effect on the temperature evolution, since the AD heating rate is always smaller than compression heating. The inefficiency of AD makes the field as strong as $10^{3}-10^{5} \rm\ G$ near the formed protostar, much stronger than in the present-day cases, even in cases with initially weak fields. The magnetic field affects the inflow motion when amplified to the equipartition level with turbulence on the Jeans-scale, although disturbed fields do not launch winds. This might suggest that dynamo amplified fields have smaller impact on the dynamics in the later accretion phase than other processes such as ionisation feedback.
相対論的無衝突衝撃波での乱流ダイナモによる磁場増幅

冨田沙羅, 大平豊, 木村成生, 富田賢吾, 當真賢二

日本天文学会年会講演予稿集　2022　2022年

ISSN： 1347-0639
L1495領域のフィラメント雲に埋もれた褐色矮星前駆体候補の高密度コア

徳田一起, SAROLTA Zahorecz, 立原研悟, 宮本洋輔, 福井康雄, 犬塚修一郎, PHILLIPE Andre, 西合一矢, 河村晶子, 立松健一, 松本倫明, 町田正博, 富田賢吾, 谷口琴美, 神鳥亮, 高嶋辰幸, 大西利加

日本天文学会年会講演予稿集　2019　2019年

ISSN： 1347-0639
おおかみ座I分子雲方向に偶然検出された極高光度サブミリ波銀河の性質

田村陽一, 川邊良平, 西合一矢, 島尻芳人, 塚越崇, 谷口暁星, 河野孝太郎, 中島康, 大朝由美子, 富田賢吾, WILNER D., CHANDLER C., DICKMAN R., GOSS M., YUN M. S.

日本天文学会年会講演予稿集　2014　2014年

ISSN： 1347-0639

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

書籍等出版物 1

Protostars and planets VII

Shu-ichiro Inutsuka, Yuri Aikawa, Takayuki Muto, Kengo Tomida, Motohide Tamura

Astronomical Society of the Pacific　2023年

ISBN: 9781583819555

共同研究・競争的資金等の研究課題 16

Multi-scale Star Formation: From the Galactic Disk to Protoplanetary Disks

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

研究種目：Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

研究機関：Tohoku University

2022年10月7日～ 2028年3月31日
星・惑星形成過程における高エネルギー物理現象の探求

富田賢吾

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

2021年4月5日～ 2026年3月31日
ALMA大型観測プログラムによる原始星円盤における惑星形成の解明

高桑繁久, 西合一矢, 相川祐理, 富田賢吾

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：Kagoshima University

2021年4月5日～ 2025年3月31日
大規模並列計算に対応した輻射磁気流体シミュレーションコードAthena++の開発

2024年4月～ 2025年3月
国際会議Protostars and Planets VII及びフォローアップ研究会の主催

富田賢吾

提供機関：Japan Science and Technology Agency

研究機関：Tohoku University

2022年8月～ 2024年3月
巨大分子雲における星団形成機構の観測的解明

大西利和, Gonzalez Alvaro, 村岡和幸, 富田賢吾, 宮田隆志, 井上剛志

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：Osaka Prefecture University

2018年6月29日～ 2023年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では、大小ミリ波・サブミリ波望遠鏡を駆使することにより、星間分子雲の詳細な物理状態を導出し、そこで形成される星団や星・惑星の形成初期条件を探る。そのため、1.85m電波望遠鏡を南米チリの標高2,500mサイトに移設し、広帯域電波分光システムを開発・搭載する。また、中間赤外線測光観測装置: TAO/ MIMIZUKUにより、SpitzerやHerschelでは難しい分子雲の奥深くに埋もれた原始星団の高分解能観測を実現し、原始星団を構成するメンバーの年齢・質量等を導き出し、星形成理論と比較する。1.85m電波望遠鏡の移設に関しては、大阪府立大学、国立天文台、東京大学、チリ大学の研究者が緊密に連携を取り、超広帯域受信システムの開発やチリ移設に向けた準備を順調に開始した。チリ大学の研究者を招聘し、チリ移設に関する法的な問題を議論した結果、当初予定よりも長い準備期間が必要であることが明らかになり、望遠鏡の移設は、3年目に行うこととなった。TAO/ MIMIZUKUに関しても、MIMIZUKUはすばる望遠鏡などでの試験観測を進め、I-Bandガイドシステムの購入・開発を開始した。これらの開発と並行して、ALMA等を用いた天文学研究を進め、銀河系・大小マゼラン雲での大質量星・小質量星形成の研究を精力的に進めた。例えば、大マゼラン雲では、多くの星が形成されると考えられる巨大分子雲から大きく離れた、孤立した環境下での大質量星に付随するALMA観測から、数千太陽質量のコンパクトな分子雲からも大質量星が形成される事、その際分子雲の乱流成分が増大する事が重要であること、等を明らかにしてきた。今後も、開発作業とともに、天文研究も幅広く推進する。
Protoplanetary disks and formation of terrestrial planets

Xuening Bai, 田中秀和, 森昇志, Chris Ormel, Zhuo Chen

提供機関：Tohoku University, Tsinghua University

制度名：Tohoku University-Tsinghua University Collaborative Research Fund

研究機関：Tohoku University, Tsinghua University

2021年4月～ 2023年3月
宇宙の構造形成と進化から惑星表層環境変動までの統一的描像の構築

牧野淳一郎, 藤井通子, 石山智明, 吉川耕司, 斎藤貴之, 岡本崇, 富田賢吾, 岩崎一成, 井田茂, 小久保英一郎, 石原卓, 大須賀健, 松元亮治, 山田章一, 滝脇知也, 住吉光介, 草野完也, 堀田英之, 林祥介, 小河正基, 竹広真一

提供機関：MEXT

2020年9月～ 2023年3月
輻射流体力学シミュレーションのためのオパシティおよび状態方程式計算コードの開発

廣瀬重信, 簑島敬, 富田賢吾, 佐野孝好

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

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

研究機関：Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

2018年4月1日～ 2021年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究は、輻射流体力学シミュレーションで必要となるオパシティ（＝気体の不透明度）と状態方程式の数値データを作成する計算コードの開発を行い、それをシミュレーション研究者向けに一般公開することを目的としている。2018年度は、開発する計算コードのベースとなる既存の（非公開）恒星大気モデル計算コードPhoenixのうちオパシティの計算部分に関する解析を行い、計算アルゴリズムの検討を行った。その結果、Phoenixは主として前世代のコンピュータ向けに開発されたために計算資源の使い方がかなり特殊であり、そのアルゴリズムは現代のコンピュータを用いて計算するのに適していないという結論に至った。そこで、オパシティ計算に関しては、現代のコンピュータを念頭に可搬性・可読性を高めたアルゴリズムに大幅に変更した上で、スクラッチからプログラミングを行うことにした。また、計算コードの一般公開を念頭に、用いられている計算式（具体的には、原子・分子と光子の吸収および散乱断面積、スペクトル線幅の計算方法）の再確認と参考文献の整理を行うとともに、用いる原子・分子データベースの確認とアップデートを行った。これらの作業を効率的に進めるため、研究代表者の廣瀬と研究協力者（かつPhoenixの開発責任者）のPeter Hauschildt教授（ハンブルク天文台）は、互いの研究機関を訪問し一週間程度の共同研究を行った。一方、状態方程式の計算に関しては、Phoenixの当該部分の開発担当者であるSebastian Knop博士とコンタクトを取り、新しい計算コードの開発に向けてアルゴリズムの検討を行った。
ALMAのための観測的可視化フレームワークの構築

富田賢吾, 田中圭

提供機関：National Astronomical Observatory of Japan

制度名：The ALMA Joint Scientific Research Program

2018年1月～ 2020年12月
大規模マルチスケールシミュレーションによる星初期質量関数の起源の探求

富田賢吾

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)

研究機関：Osaka University

2016年4月1日～ 2020年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

今年度の研究では星形成過程の舞台である分子雲の形成過程を磁気流体シミュレーションを用いて調べた。分子雲は銀河内での渦状腕や超新星爆発による圧縮とそれに伴う熱的不安定性によって形成されると考えられている。今年度は圧縮の方向と大局的な磁場の方向及び強度の関係について系統的なサーベイを行い、分子雲の形成効率と磁場の関係について調べた。その結果磁場と圧縮の間の角度によって分子雲内部の構造が異なり、その結果圧縮方向と磁場のなす角度が比較的小さい場合に最も効率よく分子雲が形成されることを示した。またこの振る舞いについて解析的モデルを構築し、その振る舞いを簡単な力学的なバランスを考えることで理解できることを示した。これはPlanck衛星や電波望遠鏡によって観測されている分子雲と磁場の関係を説明しうる理論モデルであり、現在このシミュレーションから後処理で輻射輸送計算を行い磁場による偏光観測をモデル化し、理論と観測との比較を進めている。また同時に、より分子雲の長時間進化および小スケールの分子雲コアの性質を調べるために自己重力の効果を実装した高解像度シミュレーションを現在進めている。この計算結果が得られれば個々の星形成過程の初期条件である分子雲コアの質量や回転、磁場の統計的分布が得られ、星形成過程の多様性と普遍性の理解に繋がると期待される。本研究では米国Princeton大学を中心として国際協力で開発している公開磁気流体シミュレーションコードAthena++を用いており、研究代表者は開発に中心的人物として参加している。本研究で開発したコードはPrinceton大学のWebサイトで公開すると共に、研究代表者のWebサイトで日本語によるドキュメントとサポートも提供している。
先進的手法を用いた宇宙流体シミュレーションの高速化

富田賢吾

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究機関：Osaka University

2016年4月1日～ 2020年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では宇宙物理学向け公開磁気流体シミュレーションコードAthena++の自己重力ソルバの開発とコード全体の高速化を進めている。本コードは米国Princeton大学を中心とする国際共同研究で開発を進めており、研究代表者はその開発の中心的役割を果たしている。今年度はコードの新バージョンの公開と論文の出版に向けてコードの全体的な最適化を行った。特に、不必要な演算を削減しメモリアクセスの最適化をすることで特に多数のコアを同時に使用する計算において従来よりも50%程度の高速化に成功した。開発したコードはこれまで同様にPrinceton大学のWebサイトにおいて公開すると同時に、研究代表者のWebサイトにおいても日本語でドキュメント及びサポートを提供している。また、不定期に本コードを用いた学生・若手研究者の指導も行っており、今年度はインド・ハイデラバードにおいて実習を含む大学院生向けのウィンタースクールを２日間実施し多数の参加者を得た。更に本年度は、自己重力ソルバとして実装したFull Multigrid法を解適合細分化格子への拡張を進めた。これには異なる分解能の格子を整合的に扱うために、Full Approximation SchemeとMass-conservation formulaと呼ばれる手法を用いる必要があり、基礎的な設計を終え現在実装を進めている。またこのソルバを多様な問題に適用するためには柔軟な境界条件に対応する必要があり、その実装として多重極展開法とJames Methodの二種類の実装を検討している。
Athena++による星形成過程のマルチスケール輻射磁気流体シミュレーション

富田賢吾

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)

研究機関：Osaka University

2018年～ 2019年

詳細を見る詳細を閉じる

Athena++コードの共同開発先であるPrinceton大学のDepartment of Astrophysical Sciencesに滞在し、共同研究者のJames Stone教授らのグループと共同でコード開発を進めている。まず今年度はコードの新バージョンの公開と論文の出版のため、コードとドキュメントの整備、コード性能の高速化及び一連のテスト計算を実施した。特にコードの高速化は大きな効果があり、メモリアクセスを最適化することにより従来よりも50%程度の高速化に成功した。開発したコードはこれまで同様Princeton大学のWebサイトで公開すると同時に、研究代表者のWebページにおいても日本語でのドキュメントとサポートを提供している。並行してコードへの新たな機能の実施を進めている。本研究の主目的であるマルチグリッド法の解適合細分化格子への拡張と輻射輸送計算の実装について、異なる分解能の格子や非線形な物理過程を扱うために必要なFull Approximation SchemeとMass-conservation formulaを採用することを決め、基本的な設計を終了して現在実装を進めている。また、多様な問題へマルチグリッド法を適用するためにはより柔軟な境界条件の設定が必要であり、その実装についても多重極展開法とJames Methodと呼ばれる畳み込みに基づく手法の二つを中心として検討を進めている。
原始惑星系円盤の詳細構造から探る物理過程と惑星形成

武藤恭之, 百瀬宗武, 深川美里, 塚越崇, 花輪知幸, スンカンロウ, 片岡章雅, 金川和弘, 田中秀和, 小野智弘, 富田賢吾

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：Kogakuin University

2014年4月1日～ 2018年3月31日

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では、原始惑星系円盤に観測される様々な構造が、円盤や惑星形成についてどのようなことを示唆するのかを、観測のモデリングや理論計算を通じて明らかにすることを目指した。まず、HD 142527周囲の原始惑星系円盤のアルマ望遠鏡観測に基づく、ガス・ダスト分布の詳細なモデル計算では、この円盤内にダストが強く濃集されている領域があることが分かった。次に、惑星が作るギャップ構造に関するモデルを、アルマ望遠鏡による HL Tau の高解像度観測にいち早く適用した。また、差動回転円盤における流体力学的不安定性の詳細な計算から、長年の問題であった、ロスビー波不安定性の中立安定条件の問題の一部を解決に導いた。
星・惑星形成から星系形成へ-マルチスケール輻射磁気流体計算による研究

富田賢吾

2014年～ 2014年

詳細を見る詳細を閉じる

本研究では星形成過程のうち、分子雲コアからファーストコア・星周円盤に至るスケールをngr3mhdコードで、また円盤近傍の小スケールの構造をAthena++コードによりシミュレーションし、これらを組み合わせて分子雲から原始星に至る星形成過程全体の一貫したモデルを構築することを目的としている。 ngr3mhdコードを用いたシミュレーションについては、双極性拡散(ambipolar diffusion)を取り入れたシミュレーションを行い、この効果により磁場が拡散して磁場による角運動量輸送が強く抑制され、これまで想定されていたよりも早い段階で星周円盤の形成が可能であることを示した。形成された円盤は星形成過程の初期では半径数AU程度と小さいが、その後のガス降着により成長すると考えられる。近年の電波干渉計による星周円盤の観測では、若い原始星周囲の星周円盤は小さいことが分かっており、この結果は観測とも整合的である。原始星周辺の小スケール構造を扱うシミュレーションには新規にAthena++コードの開発を進めている。本コードはこれまでPrinceton大学にて開発されてきたAthenaコードを完全に再設計するものであり、これまでよりも柔軟な格子配置、特に任意の領域に高解像度の格子を動的に配置する解適合細分化格子(Adaptive Mesh Refinement, AMR)を可能にすること、及び従来の磁気流体に加え自己重力や輻射輸送などの多くの物理過程を実装することを目的としている。またコードの性能にも重点を置いており、現代的なスーパーコンピューターで高性能が実現できるよう最適化を行っている。多様な座標系に適用可能な一般的なMHDソルバーの開発は順調に終了し、現在テストを進めている。またAMRについては現在設計を進めている段階である。
3次元多重格子輻射磁気流体力学シミュレーションを用いた星形成現象の系統的研究

富田賢吾

2009年～ 2011年

詳細を見る詳細を閉じる

原始星形成過程においてファーストコア(星形成の初期に形成される過渡的な準平衡天体)の中心温度が約2000Kに達すると水素分子が解離する。この反応は吸熱反応であり、それによって力学平衡を保てなくなりファーストコアは崩壊する。この過程(セカンドコラプス)は水素分子が完全に解離するまで続き、解離が終了すると再び断熱的となり再び準平衡天体が形成される。これがセカンドコアまたは原始星コアであり、以後周囲からのガス降着で成長する、いわば星の種である。今年度はこれまでのシミュレーションを拡張し、このセカンドコラプス以後の段階を調べるために計算コードに現実的状態方程式と非理想MHD効果を新たに導入した。これら新しい物理過程を導入することにより、世界で初めて分子雲コアから原始星コアに至る星形成過程を直接輻射磁気流体計算することに成功した。理想MHDの計算では磁場による効率の良い角運動量輸送の結果原始星コアはほぼ無回転であり、星周円盤が形成されない"Magnetic Braking Catastrophe"と呼ばれる問題があるが、抵抗性MHDでは磁場の散逸により角運動量輸送が抑制され、原始星コア周囲に星周円盤が短時間で形成されることを示した。また、回転によってトロイダル磁場が増幅され、その磁気圧勾配によって高速の細いジェットが駆動されることもわかった。これは観測されているアウトフローの構造と整合的な結果である。並行して、前年度までに引き続いて輻射磁気流体計算の結果から観測的性質の予測を行い、その結果に基づいて観測グループと共同で実際にALMAの初期科学運用やSMAなどに観測提案も提出した。特に国立天文台の大橋教授らのグループと共同で提出した観測提案は9倍の厳しい競争を勝ち抜いて採択され、近く観測結果とシミュレーションを直接比較することが可能になると期待している。

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

担当経験のある科目(授業) 6

理論天体物理学特殊講義シミュレーション宇宙物理学　東北大学大学院
天文学特選E 星間物理学　東北大学
天体物理学実習II　東北大学
解析力学　東北大学
力学詳論II　大阪大学
力学２演義　大阪大学

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示