大規模数値シミュレーションを用いた局所銀河群形成過程の解明

• Project/Area Number: 14J00348
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 桐原 崇亘 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 銀河進化 / 天文学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、アンドロメダ銀河(M31)のハロー領域に発見された、衛星銀河の衝突の痕跡の形成過程を詳細に調べることで、局所銀河群の形成・進化に迫ることを目的としている。M31はその近さから、詳細な観測が行われ、理論と観測を密接に組み合わせて銀河の形成・進化を調べることのできる恰好の実験場である。28年度には(a)アンドロメダストリームと(b)M31北西ストリームに着目した。
(a)観測された痕跡と衝突した矮小銀河の内部構造との関係を詳細に調査した。前年度の2000モデルを超える大規模なパラメータサーチによって得られた、観測される構造をよく再現するパラメータセットを使用し、先行研究での最大粒子数よりも30倍程度大きな約1700万粒子を用いた銀河衝突シミュレーションを行った。この高分解能計算により、構造内の金属量勾配を説明・新たな貝殻状の星分布を予言・生き残った衛星銀河の中心部コアを位相空間上で確認可能であると示唆した。これらの成果をまとめた論文が査読付き学術論文誌に掲載された。
(b)M31北西ストリームは、当年度に新たに形成過程を調査した細長い構造である。そのような細長いストリームは、宇宙の標準的な構造形成モデルにおいて観測との矛盾が指摘されている、ミッシングサテライト問題の検証の道具となることが期待されている。道具として用いるには予め形成過程の理解しておく必要がある。本研究は構造に沿って分布する複数の球状星団の視線速度の観測結果を用いる新たな手法で、progenitorの軌道及び物理量を制限した。観測されたストリームの全光度に対して、M31の重力場により衝突銀河から剥ぎ取られる質量の割合と比較することで、衝突銀河の半径を質量の関数で制限した。制限された軌道と矮小銀河の物理量を用いて、銀河衝突シミュレーションを行い、構造の再現にも成功した。本成果は、査読付き学術雑誌にて発表した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of California, Los Angeles(米国)
• [Journal Article] Formation of the Andromeda giant stream: asymmetric structure and disc progenitor (2017)
  • Author(s): Kirihara, T., Miki, Y., Mori, M., Kawaguchi, T., Rich, R. M.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 464 Issue: 3 Pages: 3509-3525
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2563
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multilateral Study of the Andromeda Giant Stream: Implications for the progenitor, its MBH, and the M31 halo (2017)
  • Author(s): Kirihara, T., Miki, Y., Mori, M., Kawaguchi, T., Rich, R. M.
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union Volume: 11 Issue: S321 Pages: 42-42
  • DOI: 10.1017/s1743921316011443
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The nature of the progenitor of the M31 North-western stream: globular clusters as milestones of its orbit (2017)
  • Author(s): Kirihara, T., Miki, Y., Mori, M.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 3390-3395
  • DOI: 10.1093/mnras/stx1122
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Disk dwarf galaxy as the progenitor of the Andromeda giant stream (2016)
  • Author(s): Kirihara Takanobu, Miki Yohei, Mori Masao, Kawaguchi Toshihiro
  • Journal Title: proceedings of IAU Symposium 317 Volume: 1500712 Pages: 1-2
• [Journal Article] Puzzling outer-density profile of the dark matter halo in the Andromeda galaxy (2014)
  • Author(s): Takanobu Kirihara, Yohei Miki, Masao Mori
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 6
  • DOI: 10.1093/pasj/psu124
  • Peer Reviewed
• [Presentation] M31 におけるマイナーマージャー現象を用いた銀河の内部構造の研究 (2016)
  • Author(s): 桐原崇亘
  • Organizer: 第29回 理論懇シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学 (宮城県)
  • Year and Date: 2016-12-20
• [Presentation] M31 North-Western ストリームの母矮小銀河の軌道探査 (2016)
  • Author(s): 桐原崇亘
  • Organizer: 日本天文学会2016 秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学 (愛媛県)
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] Multilateral Study of the Formation of the Andromeda Giant Stellar Stream (2016)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: IAU Symposium 321: Formation and Evolution of Galaxy Outskirts
  • Place of Presentation: Toledo (スペイン)
  • Year and Date: 2016-03-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] M31における矮小円盤銀河の衝突シミュレーション (2015)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: 第28回理論懇シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学 (大阪府吹田市)
  • Year and Date: 2015-12-23
• [Presentation] M31に衝突した矮小銀河の形態とダークマター分布の進化 (2015)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: 日本天文学会 2015 秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] Investigating the outer density profile of the dark matter halo of M31 (2015)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: IAU XXIXth General Assembly Focused meeting 18: Scale-free Processes in the Universe
  • Place of Presentation: Honolulu (アメリカ合衆国)
  • Year and Date: 2015-08-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Disk minor merger as the progenitor of the Andromeda giant stream (2015)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: IAU XXIXth General Assembly Symposium 317: The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution
  • Place of Presentation: Honolulu (アメリカ合衆国)
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アンドロメダ銀河に衝突した矮小銀河の性質 (2015)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: 銀河進化研究会2015
  • Place of Presentation: 名古屋大学!(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 2015-06-03
• [Presentation] Puzzling outer density profile of the dark matter halo in the Andromeda galaxy (2015)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: 初代星初代銀河研究会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
  • Year and Date: 2015-01-19 – 2015-01-21
• [Presentation] A new puzzle of the Cold Dark Matter Prediction in the Outer Density Profile of the Andromeda Galaxy (2014)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: Evolving Galaxies in Evolving Environments
  • Place of Presentation: monastery of Santa Cristina “della Fondazza”（イタリア）
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] アンドロメダ銀河における、さすらいのブラックホールとダークマターハローの姿 (2014)
  • Author(s): 森 正夫
  • Organizer: 日本天文学会 2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Puzzling Outer Density Profile of the Dark Matter Halo in the Andromeda Galaxy (2014)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: Satellite galaxies and dwarfs in the local group
  • Place of Presentation: Telegrafenberg（ドイツ）
  • Year and Date: 2014-08-25 – 2014-08-29
• [Presentation] Puzzling outer-density profile of the dark matter halo in the Andromeda galaxy (2014)
  • Author(s): 桐原 崇亘
  • Organizer: 銀河進化研究会
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都）
  • Year and Date: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [Remarks] アンドロメダ銀河のダークマター、理論予測と異なる分布
  • URL: http://www.astroarts.co.jp/news/2014/12/11m31/index-j.shtml
• [Remarks] アンドロメダ銀河の奇妙な暗黒物質 ― 宇宙の暗黒物質を記述する標準理論にほころびか ―
  • URL: http://www.ccs.tsukuba.ac.jp/pr/media/andromeda_20141210