2016 Fiscal Year Annual Research Report
初期世代星の大規模分光観測による初代星の質量分布と銀河形成へのインパクトの解明
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16H02168
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
青木 和光 国立天文台, TMT推進室, 准教授 (20321581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 正行 北海学園大学, 工学部, 客員研究員 (00111708)
冨永 望 甲南大学, 理工学部, 准教授 (00550279)
野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 上級科学研究員 (90110676)
小笹 隆司 北海道大学, 理学研究院, 教授 (90263368)
須田 拓馬 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (90374735)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金属欠乏星 / 超新星 / 化学進化 / ダスト / 銀河系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LAMOSTによる探査で検出された金属欠乏星候補天体をすばる望遠鏡HDSを用いて高分散分光観測するプログラムを実施し、これまでに約300天体のデータを取得した。データ解析全般を進めるとともに、炭素過剰天体やリチウム過剰天体などの特徴的な星について研究成果をとりまとめつつある。
これまでに公開してきた銀河系ハロー星の化学組成等のデータベースに加え、矮小銀河の星のデータベースを構築し、公開した。検索システムやWebサイトを一新するとともに、データベースの概要をまとめた論文を学術誌に投稿した。データベースを活用することにより、観測の現状や今後必要な観測を確認した。また、様々な銀河の元素組成分布を比較することにより、矮小銀河の星形成史について示唆を得ることができた。
金属欠乏星に対応した超新星爆発が現在起こったとするとどのように観測できるのかを明らかにした。特にプラトー期の色が金属欠乏星の場合通常より青くなることを示し、多色観測によって金属欠乏超新星爆発を同定できることを示した。
恒星進化計算に基づいて低金属中質量星進化末期（TP-AGB段階）でのダスト形成とそれに伴う質量放出を調べ、初期金属量が太陽の1万分の1以下でも中質量星が宇宙初期の炭素ダスト供給源となる可能性を示した。また、AGB段階でのダスト形成に影響を及ぼす、その前段階での質量放出量を、アルフヴェン波質量放出機構の下で見積もった。
初代星でも太陽の0.8倍以下の質量を持ち宇宙年齢以上の寿命を持つ星が形成される可能性が指摘されており、そのような低質量初代星が銀河系のどの場所に存在しており、それらを観測するためにはどの方向を観測すればよいのかをN体計算によって明らかにした。その結果、これまでに行われている金属欠乏星探査観測によって既に低質量初代星の数にある程度の制限が与えられていることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の中心的な課題である金属欠乏星の大規模分光観測については、LAMOST による探査で多数の候補天体を得ることができ、すばる望遠鏡HDSによる高分散分光観測も良好な観測条件に恵まれ順調に進んでいる。サンプル全体を用いる統計的な研究に先立って行う個別テーマを特定し、データ解析および論文執筆を進めている段階である。
金属欠乏星の化学組成等のデータベースについては、課題であったデータベースの矮小銀河の星への拡張を完了し、公開することができた。これをもちいた研究成果を含む論文をとりまとめ投稿し、すでに査読結果を得て出版の見通しがたっている。
理論研究では、金属欠乏星の観測によって制限がつけられる超新星爆発による元素合成に加え、超新星そのものの観測特性や小質量天体の形成、および中質量天体がつくるダストなど、銀河初期の星の進化および物質進化についてより包括的な研究への展開をはかることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
中心的な課題である金属欠乏星の大規模分光観測については、すばる望遠鏡HDSによる観測プログラムを完了し、研究成果の取りまとめに力を集中する。そこで明らかになった課題を解明するための追跡観測計画を立案する。
観測結果を金属欠乏星データベースに反映し、データベースの充実をはかるとともに、それを活用した研究をさらに推進する。
観測の進展に対応し、元素組成からもとになった超新星の特徴を特定することのできる超新星爆発の理論計算の結果のデータベース化を推進する。
中質量星のダスト形成の理解の進展をふまえ、銀河系のダストの量や組成、サイズ分布の時間変化への影響を検討する。
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