KAZUTAKA KIMURA / 木村 和貴

kimura.k@astr.tohoku.ac.jp

I am a postdoctoral researcher in theoretical astrophysics at Tohoku University. I am interested in star, black hole, and galaxy formation in the early Universe.

東北大学で理論宇宙物理学の研究員をしています。主に宇宙初期における星、ブラックホール、銀河の形成に興味を持って研究しています。

EMPLOYMENT

職歴

JSPS Postdoctoral Research Fellow

日本学術振興会 特別研究員PD

Tohoku University, Graduate School of Science
東北大学大学院理学研究科
April 2024 - Present 2024年4月 - 現在

Postdoctoral Researcher

特任研究員

Tohoku University, Graduate School of Science
東北大学大学院理学研究科
April 2023 - March 2024 2023年4月 - 2024年3月

EDUCATION

学歴

Ph.D. in Science

Kyoto University
京都大学
Supervisor : Takashi Hosokawa
指導教員 : 細川 隆史
Thesis Title: Evolution of the Circumstellar Disk and Protostellar Evolution in Primordial Star Formation
学位論文: Evolution of the Circumstellar Disk and Protostellar Evolution in Primordial Star Formation
September 2023 2023年9月

M.S. in Science

Kyoto University
京都大学
Supervisor : Takashi Hosokawa
指導教員 : 細川 隆史
Thesis Title: 初代星形成における星周円盤の進化
学位論文: 初代星形成における星周円盤の進化
March 2020 2020年3月

B.S. in Science

Kyoto University
京都大学
March 2018 2018年3月

RESEARCH

研究

My publication list is available at the following link.
論文リストは以下のリンクからご覧ください。
・Google Scholar  ・ADS

3D Protostellar Evolution in First Star Formation

初代星形成における原始星の3次元進化

Understanding how protostars evolve under gas accretion is essential for determining the final properties of the first stars. However, in most previous simulations of first star formation, protostars were treated as sink particles, and their internal evolution was not explicitly resolved. To overcome this limitation, we develop a new radiation hydrodynamics scheme and perform large-scale simulations on supercomputers to directly follow the 3D evolution of accreting protostars.
ガス降着のもとでの原始星進化を理解することは、最終的に形成される初代星の性質を知る上で重要です。 しかし、これまでの多くの初代星形成シミュレーションでは、原始星はシンク粒子として扱われており、その進化は解かれてきませんでした。 そこで我々は、新しい輻射流体力学スキームを開発し、スーパーコンピュータを用いた大規模シミュレーションを用いて、ガス降着する原始星の3次元進化を直接計算しています。
Papers: Kimura, K., Hosokawa, T. Sugimura, K. & Fukushima, H., 2023, The Astrophysical Journal, 950, 184
論文: Kimura, K., Hosokawa, T. Sugimura, K. & Fukushima, H., 2023, The Astrophysical Journal, 950, 184
     Kimura, K., Sugimura, K. Hosokawa, T., Fukushima H., & Omukai K., 2025, arXiv:2510.13949
    Kimura, K., Sugimura, K. Hosokawa, T., Fukushima H., & Omukai K., 2025, arXiv:2510.13949

Lyman α Feedback on Stellar and Black Hole Accretion

星・ブラックホール降着におけるライマンαフィードバック

Lyman α photons have an extremely large scattering cross section with neutral hydrogen, causing them to undergo numerous resonant scatterings in the primordial gas. As a result, Lyman α photons escaping from ionized regions around stars or black holes can exert strong radiation pressure on the ambient medium, potentially suppressing gas accretion and limiting the growth of these objects. To investigate this effect quantitatively, I am developing a numerical code in collaboration with Aaron Smith, based on the framework of Smith et al. (2018).
ライマンα光子は中性水素に対して非常に大きな散乱断面積を持つため、始原ガス中で多数の共鳴散乱を繰り返します。 その結果、星やブラックホール周囲の電離領域で生成されるライマンα光子は周囲のガスに強い輻射圧を及ぼし、ガス降着を抑制して、天体の成長を阻害する可能性があります。 この効果を定量的に調べるため我々はAaron Smith との共同研究としてSmith et al. (2018) を基にして数値計算コードの開発を進めています。

Massive Black Hole Formation in Strong X-ray Environments

強X線環境下での重たいブラックホール形成

Massive black holes formed in the early Universe are considered plausible progenitors of supermassive black holes residing in galactic centers and those observed at high redshifts by JWST. However, recent 21-cm observations by HERA suggest that X-ray backgrounds are stronger than expected in the early Universe, which can suppress the formation of massive black holes. Motivated by this, I have investigated how many massive black holes can form under strong X-ray irradiation using semi-analytic models.
宇宙初期に形成される重たいブラックホールは、銀河中心に存在する超巨大ブラックホールや、JWSTによって高赤方偏移で観測されているブラックホールの有力な起源天体と考えられています。 しかし、近年のHERAによる21cm観測は、宇宙初期におけるX線背景放射が従来の予想よりも強い可能性を示唆しており、これは重たいブラックホールの形成を抑制する可能性があります。 このような背景を踏まえ、我々は準解析モデルを用いて宇宙初期のX線が強い環境下でどの程度重たいブラックホールが形成されるのかを調べました。
Papers : Kimura, K., Inayoshi, K. & Omukai, K., 2025, The Astrophysical Journal, 990, 228
論文 : Kimura, K., Inayoshi, K. & Omukai, K., 2025, The Astrophysical Journal, 990, 228

GRANTS

外部獲得資金

JSPS Postdoctoral Research Fellow 日本学術振興会 特別研究員PD

Research Title: Elucidating the Formation of the First Stars and Galaxies, and Their Observational Signatures, in the JWST Era
研究課題: JWST時代における初代星・初代銀河形成過程の解明とその観測的兆候
3,000,000 JPY
3,000,000 円
April 2024 - March 2027 2024年4月 - 2027年3月

Sachio-Hayakawa Foundation Grant for Overseas Research 第124回 早川幸男基金 海外学術研究援助

296,047 JPY
296,047 円
January 2024 2024年1月

Foundation for Promotion of Astronomy, International Research Support Program

天文学振興財団 令和5年度第1回国際研究支援事業

270,000 JPY
270,000 円
July 2023 2023年7月

The ANRI Fellowship ANRI基礎科学スカラーシップ第四期生

Research Title: Elucidating the Structure in the Neighborhood of Massive Protostars in First Star Formation
研究課題: 初代星形成における大質量原始星近傍の構造の解明
500,000 JPY
500,000 円
November 2021 - October 2022 2021年11月 - 2022年10月

Support for Pioneering Research Initiated by the Next Generation

JST次世代研究者挑戦的研究プログラム

Research Title: Elucidating the Neighborhood Structures of Massive Stars and Their Formation Processes across Cosmic Time
研究課題: 宇宙の各時代における大質量星近傍構造と大質量星形成過程の解明
600,000 JPY
600,000 円
October 2021 - March 2023 2021年10月 - 2023年3月

TALKS

講演

International Conferences

国際研究会

1. 「Evolution of Primordial Protostars under Global Gas Accretion in Three-Dimensional Radiation Hydrodynamic Simulations」, 10th East Asia Numerical Astrophysics Meeting, Jeju Island, September 2025. (Oral)
1. 「Evolution of Primordial Protostars under Global Gas Accretion in Three-Dimensional Radiation Hydrodynamic Simulations」, 10th East Asia Numerical Astrophysics Meeting, チェジュ島, 2025年9月. (口頭)
2.「Protostellar Evolution via Disk Accretion during the Early Stages of Supermassive Star Formation in 3D RHD Simulation」, ILR workshop "From Galaxy Formation to Supermassive Black Holes", Osaka University, September 2024. (Oral)
2.「Protostellar Evolution via Disk Accretion during the Early Stages of Supermassive Star Formation in 3D RHD Simulation」, ILR workshop "From Galaxy Formation to Supermassive Black Holes", 大阪大学, 2024年9月. (口頭)
3.「Co-evolution of Accreting Protostar and Circumstellar Disk in 3D RHD Simulation : Evolution toward the Supermassive Star Formation」, First Stars VII, New York, May 2024. (Poster)
3.「Co-evolution of Accreting Protostar and Circumstellar Disk in 3D RHD Simulation : Evolution toward the Supermassive Star Formation」, First Stars VII, ニューヨーク, 2024年5月. (ポスター)
4.「Co-evolution of Accreting Protostar and Circumstellar Disk in 3D : Evolution toward the Supermassive Star Formation」, Formation, Evolution and Signatures of Supermassive Stars, Geneva Observatory, January 2024. (Oral, invited)
4.「Co-evolution of Accreting Protostar and Circumstellar Disk in 3D : Evolution toward the Supermassive Star Formation」, Formation, Evolution and Signatures of Supermassive Stars, ジュネーブ天文台, 2024年1月. (口頭, 招待講演)
(Other oral: 1; posters: 3)
(その他 口頭: 1; ポスター: 3)

Domestic Conferences

国内研究会

1.「初代星形成における高降着率環境下での三次元的な原始星進化」, 第38回理論懇シンポジウム, University of Tsukuba, December 2025. (Oral)
1.「初代星形成における高降着率環境下での三次元的な原始星進化」, 第38回理論懇シンポジウム, 筑波大学, 2025年12月. (口頭)
2.「Evolution of Primordial Protostars under Global Gas Accretion in Three-Dimensional Radiation Hydrodynamic Simulations」, 初代星・初代銀河研究会2025, Fukui, December 2025. (Oral)
2.「Evolution of Primordial Protostars under Global Gas Accretion in Three-Dimensional Radiation Hydrodynamic Simulations」, 初代星・初代銀河研究会2025, 福井, 2025年12月. (口頭)
3.「高赤方偏移における強X線環境下での重たい種ブラックホール形成」, 日本天文学会2025年秋季年会, Shimonoseki, September 2025. (Oral)
3.「高赤方偏移における強X線環境下での重たい種ブラックホール形成」, 日本天文学会2025年秋季年会, 下関, 2025年9月. (口頭)
4.「Massive Black Hole Seed Formation in Strong X-ray Environments at High Redshift」, 超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第８回ワークショップ, University of Tsukuba, July 2025. (Oral)
4.「Massive Black Hole Seed Formation in Strong X-ray Environments at High Redshift」, 超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第８回ワークショップ, 筑波大学, 2025年7月. (口頭)
5.「HERA観測に基づいたDirect Collapseに対するX線の影響」, 日本天文学会2025年春季年会, Mito, March 2025. (Oral)
5.「HERA観測に基づいたDirect Collapseに対するX線の影響」, 日本天文学会2025年春季年会, 水戸, 2025年3月. (口頭)
(Other oral: 17; posters: 8)
(その他 口頭: 17; ポスター: 8)

PERSONAL

私について

・Born in Nara, Japan ・奈良県奈良市出身 Nara deer
・Favorite Food: Sendai Jiro ・好きな食べ物: 仙台二郎 Sendai jiro