2020 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能数値シミュレーションで迫る初期宇宙の銀河進化メカニズム：多様性の解明へ
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17H04827
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
矢島 秀伸 筑波大学, 計算科学研究センター, 准教授 (10756357)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 銀河形成 / 輻射輸送 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、大規模な数値シミュレーションを駆使して、初期宇宙における銀河形成過程、及び銀河の物理的性質における多様性の起源を明らかにするものである。当該年度においては、原始銀河団に着目したシミュレーションプロジェクトFOREVER22を立ち上げ、宇宙大規模構造における銀河形成過程を調べた。結果として、宇宙の高密度領域では星形成率が1000太陽質量/年を超えるようなスターバースト銀河が形成されること、そして中心には10億太陽質量程度の超巨大ブラックホールが形成されることが分かった。また、これらの銀河は大量のダストに覆われており、星からの紫外線の大半はダストに吸収され、赤外線で明るい銀河になることが分かった。このように、宇宙の多様な環境が起因して、さまざまな銀河種族が形成される可能性を提示することが出来た。
また、初代銀河における星形成、特に種族III星から種族II星への遷移過程についても研究を行った。ミニハローで形成される種族III星は超新星爆発を通して周囲に重元素を放出する。しかしながら、重元素汚染は構造形成とともに非一様に進むため、どのようなタイミングで種族II星が支配的な星形成になるのかは分かっていなかった。本研究では、高精度な初代銀河シミュレーションを行うことで、宇宙における重元素汚染と星形成について調べた。結果として、ハロー質量が10^8太陽質量程度で星形成の大半は種族II星に切り替わっていくことが示された。また、その遷移過程や星系成立は種族III星の初期質量関数にも強く依存することが分かった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] FOREVER22: galaxy formation in protocluster regions2022
Author(s)
Yajima Hidenobu、Abe Makito、Khochfar Sadegh、Nagamine Kentaro、Inoue Akio K、Kodama Tadayuki、Arata Shohei、Dalla?Vecchia Claudio、Fukushima Hajime、Hashimoto Takuya、Kashikawa Nobunari、Kubo Mariko、Li Yuexing、Matsuda Yuichi、Mawatari Ken、Ouchi Masami、Umehata Hideki
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 509
Pages: 4037～4057
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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