2022 Fiscal Year Annual Research Report
高精度原始銀河団シミュレーションによる銀河形成と宇宙再電離研究の新展開
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21H04489
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 有一 国立天文台, アルマプロジェクト, 助教 (20647268)
井上 昭雄 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (30411424)
児玉 忠恭 東北大学, 理学研究科, 教授 (80343101)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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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 |
原始銀河団シミュレーションプロジェクトFOREVER22 (FORmation and EVolution of galaxies in Extremely overdense Regions motivated by SSA22)を牽引し、赤方偏移3から10における様々な銀河の物理状態を解析した。結果として、大質量銀河の星形成史やブラックホールの質量成長史などを明らかにした。また、星質量とハロー質量の比、星質量と重元素の関係、星質量と星形成率の関係に関して、平均的な密度場の銀河と比較したところ大きな違いが無い事が分かった。したがって、原始銀河団領域の高い星形成率は大質量のハローが早くに形成される事が主な要因である事を示唆した。また、多波長輻射輸送計算を実行し、１０００個の銀河に対して観測特性を調べた。結果として、銀河の星質量が10の10乗太陽質量を超えると、星からの紫外線の大半がダストによって吸収され銀河はサブミリ波で明るくなる事が分かった。
これらの大規模構造スケールの銀河シミュレーションに加えて、銀河内の分子雲における星団形成のシミュレーションも同時に行なった。遠方銀河の星形成メカニズムを理解するためには、大規模構造スケールと分子雲スケールの両方のスケールにおける星形成の要因を調べる事が重要である。我々の星団シミュレーションによって、電離光子と非電離紫外線の両方の効果が重要である事が分かった。これらを両方考慮することで観測されているような高密度星団の質量とサイズが再現できる事が分かった。
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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
申請課題で着目している原始銀河団に関して、シミュレーションプロジェクトを成功し、解析を進める事が出来た。分担者とともに最新の銀河観測データとも比較し、観測を再現する事に成功した。加えて、観測では調べる事が難しい、ハロー質量と星形成の関係や、3次元的銀河形態、多波長観測特性の物理的起源について明らかにする事が出来た。このような大きい空間スケールのシミュレーション研究を進めるとともに、分子雲スケールのシミュレーションも推し進め、広いダイナミックレンジにおいて銀河形成過程の理解を深める事が出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、原始銀河団シミュレーションを更に推し進め、赤方偏移2から10までの広い範囲において銀河形成を調べていく。同時に、宇宙再電離期の原始銀河団周囲の電離バブルの形成について研究を行う。また、銀河や中心巨大ブラックホールの活発性と周囲大規模フィラメント構造の関係についても定量的に調べていく。特に、分担者が進めている大規模フィラメントからのライマンアルファ輝線マップの観測と直接比較するために、シミュレーションでもフィラメントのライマンアルファ表面輝度をモデル化していく。これらの計算のためには、まず銀河からの電離光子とライマンアルファ輝線放射を輻射輸送計算によって明らかにする、そして周囲銀河全体ガスの電離状態に関しても同様に計算して求めていく。これらの研究を通して、原始銀河団の銀河の形成と銀河間ガスの状態を統一的に理解する事を目指す。
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