2018 Fiscal Year Annual Research Report
大規模数値シミュレーションによる、初代星からはじまる宇宙初期の天体形成史の研究
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17H04828
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石山 智明 千葉大学, 統合情報センター, 准教授 (90616426)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 高性能計算 / ダークマター / 銀河 / 星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高分解能宇宙論的シミュレーションと準解析的な手法を用いて、宇宙論的な文脈における初代星形成や銀河中心ブラックホールの進化を、近傍宇宙で観測可能な物理量と関連付ける。そして現在進行中の観測と比較し、初代星の初期質量関数や超大質量ブラックホールの起源といった宇宙初期の天体形成史を理解する。
2018年度末までに以下の研究を進めた。1. 初代星が誕生するミニハローを分解しつつ、赤方偏移z=0での銀河ハロー形成まで追える高分解能宇宙論的N体シミュレーションを実行した。そして数十個程度の銀河ハローの合体形成史を作成した。シミュレーションは一辺 16Mpc/h共動距離の立方体内に、ダークマター質量解像度5e3Msun/hを実現している。2. その上で新しい準解析的初代星形成モデルを構築を進めた。3. 2017年度に実装した現象論的モデルと"particle tagging" という手法を用いて、高赤方偏移における銀河形成と、近傍宇宙で観測されている恒星ストリーム構造を比較した。現在観測される恒星ストリームは赤方偏移zが0.5<z<2.5の特徴的な期間に、銀河系ハローに取り込まれた矮小銀河を祖先とすることを明らかにした。結果をまとめた論文が投稿中である。4. シミュレーションや準解析的モデルに必要な、ツリーコードの最適化を進めた。成果が Publications of the Astronomical Society of Japan に査読付欧文論文として出版された。
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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
ベースとなるシミュレーションデータの整備が完了したのに加え、準解析的モデルの構築が進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は準解析的初代星形成モデルのキャリブレーションを行う。新しいモデルには初代星形成に続く金属を含む星の形成や、それらの超新星爆発による重元素汚染、近傍の天体からの輻射による水素分子解離といった重要な物理過程が含まれる。高赤方偏移銀河の観測から見積もられた星形成率や、トムソン散乱の光学的厚みが観測と合うようにモデルのチューニングを行う。必要に応じて新しい物理過程を組み込む。
これらの研究は、平成29年度10月から雇用したのポスドク研究員と協力して進めていく。
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