Unraveling the Formation of the Milky Way by cosmological simulations and Gaia

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14532
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Tohoku University (2021-2023); Institute of Physical and Chemical Research (2020)
• Principal Investigator: Hirai Yutaka 東北大学, 理学研究科, 特任研究員(日本学術振興会特別研究員CPD) (60824232)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 銀河考古学 / 銀河形成 / 天の川銀河 / 矮小銀河 / 化学進化 / 元素合成 / rプロセス / 数値シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

This project clarified the formation environments of stars enhanced in the elements heavier than iron (r-process elements) in the Milky Way with high-resolution galaxy formation simulations. Firstly, we developed a new star formation model and realized galaxy and star cluster formation simulations, which can resolve individual stars. We then performed a Milky Way formation simulation and showed that most r-process enhanced stars were formed in dwarf galaxies accreted later to the Milky Way in the early Universe.

Free Research Field

天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で実現した個々の星を分解した銀河形成シミュレーションにより、銀河形成の観点から個々の星の運動、元素放出を追えるようになった。これにより、観測された星の元素組成からその星が形成された環境が理解できるようになる。さらに、rプロセス元素に富んだ星の形成環境を明らかにしたことで、rプロセス元素に富んだ星の元素組成、動力学的性質から、天の川銀河の宇宙初期での形成史を辿れる可能性が示唆された。