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理論 (45m と ASTE そして ALMA )

NRO Users Meeting 2011 7/28 @ Nobeyama . 理論 (45m と ASTE そして ALMA ). ALMA 共同利用開始は今後の研究体制の転換を象徴する出来事 - 観測研究と理論研究の今後の方向性の転換 - 日本国内の観測・理論リソースの戦略的活用 - ユーザー層の拡大へ向けてソフトやアーカイブの統一的整備の要望. 西合 一矢 ( 国立天文台 ALMA 推進室 ARC) . 具体例： First Core を観測予測する. First Core. Second Collapse. Onishi et al. 1998.

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理論 (45m と ASTE そして ALMA )

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Presentation Transcript

  1. NRO Users Meeting 2011 7/28 @ Nobeyama 理論(45mとASTEそしてALMA ) ALMA共同利用開始は今後の研究体制の転換を象徴する出来事 - 観測研究と理論研究の今後の方向性の転換- 日本国内の観測・理論リソースの戦略的活用 - ユーザー層の拡大へ向けてソフトやアーカイブの統一的整備の要望 西合一矢 (国立天文台 ALMA推進室 ARC)

  2. 具体例：First Coreを観測予測する First Core Second Collapse Onishi et al. 1998 RunawayCollapse Hydrostatic core ＋Accretion Main Accretion Phase Cloud Core Molecular Cloud Class 0 Objects ? Padgett et al. 1999 Atlas and Catalog of Dark Clouds @Gakugeidai Runaway Collapse 10-19 10-13 10-７ 10-3 Densityrc [g cm-3] 未発見天体! Second Collapse

  3. Jy/Beam Visibility Amp. Amp. (Jy) CASA Simulator - アンテナ配列 - 積分時間 UV distance (kl) 数値計算から観測予測へ 3次元輻射（FLD近似)流体計算： 初期状態は10000AUスケールの分子雲コア 輻射流体シミュレーション (密度、温度、速度分布）　 870mm (345GHz)連続波強度(d=150pc) 輻射強度(Jy)分布 柱密度 i = 60 deg 輻射輸送計算 （距離/ダストモデル/周波数） 20AU Tomida et al. (2010)

  4. face-on z edge-on いろいろな角度や周波数での結果 ざっと、紹介します。 柱密度 Face-on (i = 0 deg) Edge-on (i = 90 deg) 20AU ※Log scale i = 60 deg RHD results Tomida et al. (2010)

  5. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 1300 mm (100GHz) i＝89o i＝1o Beam size = 3” (L=250m, d=150pc) Beam size = 0.3” (L=2.5km, d=150pc) i＝60o

  6. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 850 mm (350GHz) i＝89o i＝1o Beam size = 3” (L=250m, d=150pc) Beam size = 0.3” (L=2.5km, d=150pc) i＝60o

  7. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 420 mm (713GHz) i＝89o i＝1o Beam size = 3” (L=250m, d=150pc) Beam size = 0.3” (L=2.5km, d=150pc) i＝60o

  8. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 250 mm (1.20THz) i＝89o i＝1o i＝60o

  9. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 160 mm (1.87THz) i＝89o i＝1o i＝60o

  10. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 70 mm (4.28THz) i＝89o i＝1o i＝60o

  11. face-on z edge-on The Image of the Rotating First Core at 24 mm (12.5THz) i＝89o i＝1o i＝60o

  12. 数値計算から観測予測へ(Non-LTE) 3次元MHD輻射（FLD近似)流体計算： 初期状態は10000AUスケールの分子雲コア CS 8-7強度　 輻射流体シミュレーション　 輝度温度(K)分布 柱密度 i = 60 deg Non-LTE計算 （分子種/外部輻射場） 20AU Tomida et al. (2010) Tomisaka et al. (2011) CS 6-5 CASA Simulator (アンテナ配列/積分時間)

  13. 数値計算から観測予測へ(HDO) 3次元MHD輻射（FLD近似)流体計算： 初期状態は10000AUスケールの分子雲コア HDO 312-221 輝線積分強度 輻射流体シミュレーション　 柱密度 i = 0 deg 衝撃波計算 (ダスト蒸発、Line transfer) 20AU Saigo et al. (2011 in prep)

  14. Level 3 Level 2 Level 1 星形成のシミュレーション研究～2011年の現在地と今後の展望～ Ngrid x Nstep = 104 60年代～70年代準平衡、球対称収縮 1D: Nr～102 • Hayashi (1966)準平衡状態(星の進化) • Bodenheimer & Sweigart (1968), Larson (1969) 球対称収縮 • Hollenbach & Mckee (1979)　化学進化 80年代回転収縮・分裂 2D: (NR, Nz)～(102 , 102 ) • Norman,Wilson & Barton (1980) 回転収縮 • Miyama et al. (1984), Boss (沢山) 分裂(αβ問題) 90年代現実的初期状態、多層グリッド3D: (Nx, Ny, Nz)～(102 , 102 , 102) • Truelove et al .(1997) 3D高精度化技術(AMR) • Bate (1998)　　　分裂、原始星形成(バロトロピック） • York (1994) , Tomisaka (1999) 2Dだけど輻射（FLD近似)とかMHDとか 00年代～高精度化や輻射計算で直接比較へ3D: (Nx, Ny, Nz)～(102,102,102) x Level • Matsumoto et al. (2003)※ Nestedによる3D高精度 • Krumholz et al. (2007), Bate (2010), Tomida et al. (2010)※ 輻射(FLD) ※ 1モデル（N=128^3）の計算 = 天文台のスパコンで1ヶ月 Ngrid x Nstep = 106 Ngrid x Nstep = 108 (Ngrid) x Nstep = 1010 • 　いつも一次元当りを100グリッド程度で空間分解 • 　必要な時間ステップ数は、およそ一次元当りのグリッド数のオーダー • 計算機能力 18ヶ月で2倍 ⇒ 10.5年で128倍

  15. リソースとしての理論 理論計算は能力としては観測と直接比較できるレベルに到達。 観測予測ツールも整備されつつある。 • ALMAなど国際競争で他者と差別化するための強力な武器を提供できる。※具体的な状況設定などの情報提供など⇒観測予測 • 理論研究してきた人やそこの学生も電波観測のポテンシャルユーザーである。※学生数で電波観測分野に匹敵？ • 新しい観測の提案したり、観測解釈を議論したりと視野を広げるためのネットワークとなる。

  16. 理論研究の視点で現状の問題点と要望 アイデアや計算結果があっても具体的天体が無い。 国内データにアクセスしたくてもアーカイブが整備されていない。 データ解析ツールの方言が多い、独学で使うには垣根が高い。 • アーカイブ整備（共同研究するにしても、、） • 特に今後のASTEの3色カメラや45m望遠鏡のSAM45などによるlineサーベイデータのような良質で均質なデータ(理論からは今後、均質なサーベイデータへの要望が高まる可能性) • 個人的にはfirst core候補天体の絞込みや計算結果からの観測予想からの観測的発見をしたい。 • データ解析ツールの統一(ASTE, 45m, ALMA)CASA? 個人的には完全IDLベースの解析ソフトになるのがベスト。 • 統一的サポート(Helpdesk等）

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