数値シミュレーションを用いた銀河および宇宙の化学力学進化

• Project/Area Number: 05J04242
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 小林 千晶 National Astronomical Observatory of Japan, 理論研究部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 銀 / 超新星 / シミュレーション / 化学組成 / 国際情報交換 / 銀河

Research Abstract

(1)N体並列SPHコードGADGETを用いて、ダークマター・ガス・星からなる宇宙の化学力学進化シミュレーションを行い、銀河の中で星が生まれ、死ぬときに超新星爆発を起こし、銀河風が吹き、重元素が宇宙空間にばらまかれる過程を追った。計算にはドイツ・マックスプランク研究所のスーパーコンピューターおよびpcクラスタを用いた(共同研究のため渡独した)。(i)180万体10Mpc領域の計算結果を用いて、宇宙のIa型とII型超新星およびガンマ線バースト頻度史を予測し、観測と比較した。また、それぞれの母銀河の性質を予測した。(ii)さまざまな銀河における化学組成比の時間進化([O/Fe]-[Fe/H]関係)を予測し、観測と比較し、QSO吸収線系の正体を議論した。(iii)420万体で10Mpc(解像度10^7太陽質量)と4000万体で50Mpc(10^8太陽質量)のフィールド領域の進化を計算した。
(2)国立天文台の重力多体問題専用計算機GRAPEを用いて、銀河系の化学力学進化シミュレーションを行い、バルジ・ディスク・ハローの構造と化学組成を再現した。計算コードは、最新の超新星モデルを入れて更新した。
(3)我々のIa型超新星モデル(Kobayashi et al.98)を最新の観測に合うように更新し、銀河系の化学進化と超新星頻度の銀河タイプ依存性を再現することで検証した(論文投稿)。親星の白色矮星連星系におけるMass-stripping effectにより、伴星の質量は5太陽質量まで広がり、寿命は0.1Gyrまで短くなり、その結果、化学進化と整合性を保つには金属量効果がより重要になった。

Research Products

• [Journal Article] Simulations of Cosmic Chemical Enrichment (2007)
  • Author(s): 小林千晶, Volker Springel, & Simon D. M. White
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 376 Pages: 1465-1479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemodynamical Evolution of Galaxies with Hypernovae (2007)
  • Author(s): 小林千晶
  • Journal Title: IAU Symposium 245: Formation and Evolution of Galaxy Bulges 245(印刷中)
• [Journal Article] Simulations of Cosmic Chemical Enrichment (2007)
  • Author(s): 小林千晶, V.Springel, S.White
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 376 Pages: 1465-1479
• [Journal Article] Galactic chemical evolution : Carbon through Zinc (2006)
  • Author(s): 小林千晶, 梅田秀之, 野本憲一, 富永望, 大久保琢也
  • Journal Title: Astrophysical Journal 653 Pages: 1145-1171
• [Journal Article] Nucleosynthesis Yields of Core-Collapse Supernovae and Hypernovae, and Galactic Chemical Evolution (2006)
  • Author(s): 野本憲一, 富永望, 梅田秀之, 小林千晶, 前田啓一
  • Journal Title: Nuclear Physics A 777 Pages: 424-458
• [Journal Article] GRAPE-SPH Chemodynamical Simulation of Elliptical Galaxies II : The Origin of the Scaling Relations (2005)
  • Author(s): 小林千晶
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 361 Pages: 1216-1226
• [Presentation] Chemodynamical Evolution of Galaxies with Hypernovae (2008)
  • Author(s): 小林千晶
  • Organizer: IAU Symposium 245: Formation and Evolution of Galaxy Bulges
  • Place of Presentation: オックスフォード、イギリス
  • Year and Date: 2008-07-16
• [Presentation] 化学力学進化シミュレーションによる宇宙の超新星・ガンマ線バースト頻度史 (2008)
  • Author(s): 小林千晶
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 代々木
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] Simulations of Cosmic Chemical Enrichment (2008)
  • Author(s): 小林千晶
  • Organizer: The 1st Subaru International Conference Panoramic Vies of Galaxy Formation and Evolution
  • Place of Presentation: 葉山
• [Book] 岩波講座 物理の世界「元素はいかにつくられたか-超新星爆発と宇宙の化学進化-」 (2007)
  • Author(s): 野本憲一, 小林千晶, 他
  • Total Pages: 143
  • Publisher: 岩波書店
• [Remarks]
  • URL: http://th.nao.ac.jp/~chiaki/index-j.html