Abstract

Recent observations suggest an that intensive molecular cloud collision can trigger massive star/cluster formation. The most important physical process caused by the collision is a shock compression. In this paper, the influence of a shock wave on the evolution of a molecular cloud is studied numerically by using isothermal magnetohydrodynamics simulations with the effect of self-gravity. Adaptive mesh refinement and sink particle techniques are used to follow the long-time evolution of the shocked cloud. We find that the shock compression of a turbulent inhomogeneous molecular cloud creates massive filaments, which lie perpendicularly to the background magnetic field, as we have pointed out in a previous paper. The massive filament shows global collapse along the filament, which feeds a sink particle located at the collapse center. We observe a high accretion rate M˙acc>104M\dot{M}_{\rm acc}> 10^{-4}\, M_{\odot }\:yr−1 that is high enough to allow the formation of even O-type stars. The most massive sink particle achieves M > 50 M_{\odot } in a few times 105 yr after the onset of the filament collapse.

Memo

  • 乱流を含む流体球が流体面に衝突した場合、流体球は衝撃波により圧縮され、自己重力の有無にかかわらずフィラメントが形成される
  • 流体衝突による衝撃波は密な領域に対し停滞し、衝撃前線が折れ曲がるので、前線に沿って焦点を絞った流れが生成され、流体をさらに圧縮し、フィラメントを形成する
  • 最も大きいシンク粒子を持ったフィラメントは、フィラメントに沿ってガスの崩壊を示す
  • 衝撃波の背後にある強い磁場により、純粋に熱的な場合よりもはるかに大きな臨界線質量をもつフィラメントが形成され、このフィラメントの崩壊により自然な大質量形成が期待される
  • フィラメントに沿った速度のプロットから、フィラメントが全体的にシンクの方向に崩壊していることがわかる
  • 速度プロットの振動や密度プロットに見られる不安定性は重力的不安定性の特徴である
  • 最大質量のシンク粒子は、数0.1 Myrの間に低質量シンク粒子と5回の合体を経験しており、局所的な断片化がグローバルな崩壊と同時に起こっていたことを示唆している
  • ラーソン則から、巨大な分子雲は地震の乱流により高マッハ数の衝撃波が普遍的に存在すると予想でき、高質量フィラメントが形成されやすい環境である
  • 観測と理論の両方で、分子雲及び内部クランプがdN/dM ∝ m^-1.7のパワーロー分布をもつことが示唆されている(Kramer et al. 1996; Fukui et al. 2008; Hennebelle & Chabrier 2008; Inoue & Inutsuka 2012; Inutsuka et al. 2015; Kobayashi et al. 2017)から、質量Mの分子雲とより大きい分子雲の衝突率は以下のように推定でき(σは衝突断面積)、これはMに対して非常に弱く依存するから、異なる質量の雲同士の衝突は類似の質量スケールの雲同士の衝突と同等の確立で発生し得る R(M)=Mdm σ vcoll m1.7Mq0.7R(M) = \int_Mdm ~ \sigma ~ v_{\mathrm{coll}} ~ m^{-1.7} \propto M^{q-0.7}
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