| Project/Area Number |
23K20864
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
21H01123 (2021-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
梅田 秀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60447357)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平野 信吾 神奈川大学, 工学部, 助教 (40772900)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
|
|---|
| Keywords | 巨大質量星 / 巨大質量ブラックホール / 初代星 / 超新星 / 元素合成 / 超大質量星 / 超大質量ブラックホール / 初代星の形成 / 初代星の進化 / 超巨大星 / 超巨大ブラックホール / 初代星形成 / 初代星進化 / 一般相対論的重力崩壊 / 大質量星の進化 / 宇宙初期のブラックホール / 初代ブラックホール / 重力波源 / 巨大ブラックホール / 大質量星進化 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究は宇宙初期の大質量星から形成される2タイプのブラックホール（BH）を作る親星の形成過程、その後の恒星進化やBHへの崩壊シミュレーションを行う。それにより超巨大BHの種となる巨大星の形成頻度や、巨大BH形成が宇宙に及ぼす影響、そしてそれらの観測可能性を論じる。さらに重力波源となる連星BHの起源の解明をめざす。
まず恒星進化計算を通じ初期質量―BH質量関係の見直しを行い、親星の金属量や自転速度などへの制限を求める。
また、宇宙論的星形成シミュレーションと恒星進化計算の組み合わせにより、大質量初代星の初期質量関数を制限する。その結果を種族合成計算等に応用することにより、観測との比較を行う。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主な研究成果は２本の Nagele 他の論文と１本の平野他の査読論文として発表された。1本目のNagele 他の論文では、昨年度計算した超大質量星の爆発モデルや、新たに計算した数千太陽質量の低金属星からの質量放出のモデルを用いて、最近JWSTにより発見された高赤方偏移天体GN-z11 の異常な組成について調べた。その結果、これら非常に重い星からの放出ガスは特異な組成をしていて、GN-z11 の組成を説明し得ることを示した。
２本目のNagele 他の論文では、超大質量星の進化や爆発の計算を金属量の多い星に応用して、その結果を報告した。通常、超大質量星は初代星であり金属が無いという仮定がなされる。一方、ある銀河合体のモデルにおいては金属量の多い超大質量星が形成されるという示唆もある。金属が多い条件では水素燃焼が強く起きるため、爆発の有無や仕方が異なっている。実際、太陽組成に近いモデルでは爆発が広い質量範囲でおき、特異な元素合成も想定できることが示された。この結果は超大質量ブラックホールの起源を考える上での一石を投じた。
平野他の論文では、初代星形成シミュレーションに関する一つの結果を示した。この研究では宇宙初期のバリオンとダークマターの速度差を考慮した計算を行っているが、他の類似の研究と比べてサンプル数が格段に多く統計的な性質の議論を行うことができた。これまでの研究と同様に速度差が大きい領域では星の総質量が増える傾向が見られ、特に速度差が非常に大きい場合には超大質量星が形成される可能性がある。一方新しくわかったのは、ガス雲の中心にできる初代星の質量分布に関しては、速度差の値の違いの影響は小さい（より大きなスケールでのガス雲の質量は異なっているにもかかわらず）ということで、これは速度差の大きい領域では星形成効率が悪いことを意味している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究はおおむね順調に進捗しており、超大質量星の進化爆発、および星形成シミュレーションの両課題において査読論文を発表することができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後も超大質量星の進化爆発、および星形成シミュレーションの両課題を並行して進めていく計画である。これら両課題の結果を完全に融合するためには、質量降着している大質量星の進化計算コードの開発も必要となり、この開発も進めていく。
|
