2023 Fiscal Year Annual Research Report
ハイパフォーマンスコンピューティングによるダークマター欠乏銀河の形成過程の解明
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22KJ0370
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
大滝 恒輝 筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | 天文学 / 宇宙物理学 / 銀河形成 / 銀河進化 / ダークマター / ハイパフォーマンスコンピューティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はダークマターをほとんど含まない新しい銀河種族である「ダークマター欠乏銀河」の形成過程を解明することを目的とする。標準的な銀河形成論では、コールドダークマターの塊の中から銀河が誕生し、銀河全体の約90%以上をダークマターが占めていると考えられている。そのため、ダークマターの割合が全体の50%以下であるダークマター欠乏銀河は、標準理論における多くの銀河と相反する存在であり、大きな謎の一つとなっている。
本研究では、大質量銀河内を運動するダークマターサブハロー同士の衝突現象が矮小銀河を誘発的に形成するモデルに着目した。サブハロー衝突現象の解析的モデルを構築し、衝突するサブハローの質量やその相対速度に応じて、ダークマターを多く含んだ通常の矮小銀河やダークマター欠乏銀河を形成するための条件があることを導いた。さらに、ダークマターサブハロー同士の衝突過程や銀河形成の物理過程を詳細に調査するため、東京大学に設置されているスーパーコンピュータWisteria/BDEC-01を用いた三次元の銀河形成シミュレーションを実行し、サブハロー衝突によってダークマター欠乏銀河が形成されることを示した。次に、ホストハローが力学平衡状態であると仮定した解析的モデルから、サブハロー衝突現象が起こる位置や相対速度の確率分布を導き、衝突頻度の推定を行った。また、マルチGPU向けの高精度軌道積分コードを開発し、筑波大学が所有するスーパーコンピュータCygnusとPegasusを用いて、コードの性能測定やサブハロー同士の衝突回数の測定を行った。
これまでの研究成果は、2023年8月にイギリスの王立天文学会月報（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）に掲載された。これまでの研究成果は、既に国内の研究会や学会、および国際会議で報告している。
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