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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

Research Project

Project/Area Number 22KJ0370
Allocation TypeMulti-year Fund
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

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)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
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
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。

  • Research Products

    (31 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Collision-induced formation of dark-matter-deficient galaxies2023

    • Author(s)
      Otaki Koki、Mori Masao
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 17 Pages: 147~150

    • DOI

      10.1017/S1743921322004562

  • [Journal Article] Frequency of the dark matter subhalo collisions and bifurcation sequence arising formation of dwarf galaxies2023

    • Author(s)
      Otaki Koki、Mori Masao
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 525 Pages: 2535~2552

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2432

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Dark matter subhalo collisions arising formation of dwarf galaxies2024

    • Author(s)
      Koki Otaki & Masao Mori
    • Organizer
      Dark Matter in the Universe: The Present and Future of Galactic Archaeology and Near-field Cosmology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of parallel stellar streams via bifurcation of a single stellar stream and its physical condition2024

    • Author(s)
      Yuka Kaneda, Andreas Burkert, Koki Otaki, Yohei Miki, Masao Mori
    • Organizer
      Dark Matter in the Universe: The Present and Future of Galactic Archaeology and Near-field Cosmology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bifurcation of a stellar stream by a collision with a dark satellite or wandering black hole2024

    • Author(s)
      Yuka Kaneda, Andreas Burkert, Koki Otaki, Yohei Miki, Masao Mori
    • Organizer
      Formation and Evolution of the Galaxies with Subaru PFS: Satellite workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of dwarf galaxies induced by dark matter subhalo collisions2024

    • Author(s)
      大滝恒輝、数野優大、森正夫
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
  • [Presentation] Bifurcation of a stellar stream by a collision with a dark satellite or wandering black hole2024

    • Author(s)
      金田優香、Andreas Burkert、大滝恒輝、三木洋平、森正夫
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
  • [Presentation] Galaxy collisions and stellar streams in the Andromeda Galaxy: Once and future in Andromeda2024

    • Author(s)
      森正夫、堀田彩水、山口未沙、大滝恒輝、桐原崇亘
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
  • [Presentation] Study of the collision-induced formation of dwarf galaxies2023

    • Author(s)
      Koki Otaki & Masao Mori
    • Organizer
      ILR kickoff meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of bifurcation in the collision-induced galaxy formation via dark matter subhalo collisions2023

    • Author(s)
      Koki Otaki & Masao Mori
    • Organizer
      34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dwarf galaxy formation induced by dark matter subhalo collisions2023

    • Author(s)
      Koki Otaki & Masao Mori
    • Organizer
      Osaka-CCA-Pisa mini ILR-workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of the metal gradients in the Andromeda Giant Stream2023

    • Author(s)
      Misa Yamaguchi, Ayami Hotta, Koki Otaki, Masao Mori
    • Organizer
      34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The origin of the constant central surface density of galactic dark matter halos and a new scaling relation for wide-scale objects2023

    • Author(s)
      Yuka Kaneda, Otaki & Masao Mori
    • Organizer
      Osaka-CCA-Pisa mini ILR-workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of parallel stellar streams via bifurcation of a single stellar stream and its physical condition2023

    • Author(s)
      Yuka Kaneda, Andreas Burkert, Koki Otaki, Yohei Miki, Masao Mori
    • Organizer
      Resolving Galaxy Ecosystems Across All Scales
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Frequency of the dark matter subhalo collisions and bifurcation channel for the formation of dwarf galaxies2023

    • Author(s)
      大滝恒輝、森正夫
    • Organizer
      Galaxy-IGM Workshop 2023
  • [Presentation] 銀河衝突によるダークマター欠乏銀河の形成:フィードバックモデルの依存性について2023

    • Author(s)
      大滝恒輝、森正夫
    • Organizer
      シミュレーション天文学のこれまでとこれから-ハードウェア・アプリケーション・サイエンス-
  • [Presentation] Dark Matter Subhalo衝突とMissing Satellite問題2023

    • Author(s)
      大滝恒輝、数野優大、森正夫
    • Organizer
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [Presentation] ダークマターサブハロー衝突と誘発的矮小銀河形成2023

    • Author(s)
      大滝恒輝、森正夫
    • Organizer
      天体形成研究会2023
  • [Presentation] ダークマターサブハローの衝突頻度と矮小銀河の形成過程2023

    • Author(s)
      大滝恒輝、森正夫
    • Organizer
      宇宙天体形成史~初代星から生命の起源まで~
  • [Presentation] ダークマターサブハロー衝突による誘発的矮小銀河形成2023

    • Author(s)
      大滝恒輝、数野優大、森正夫
    • Organizer
      第36回 理論懇シンポジウム
  • [Presentation] Parallel stellar streams の形成と stellar stream の分裂条件2023

    • Author(s)
      金田優香、Andreas Burkert、大滝恒輝、三木洋平、森正夫
    • Organizer
      Galaxy-IGM Workshop 2023
  • [Presentation] Parallel stellar streams の形成と stellar stream の分裂条件2023

    • Author(s)
      金田優香、Andreas Burkert、大滝恒輝、三木洋平、森正夫
    • Organizer
      宇宙天体形成史~初代星から生命の起源まで~
  • [Presentation] Parallel stellar streams の形成と stellar stream の分裂条件2023

    • Author(s)
      金田優香、Andreas Burkert、大滝恒輝、三木洋平、森正夫
    • Organizer
      日本天文学会2023秋季年会
  • [Presentation] Galaxy collisions and metal gradients of the Andromeda Giant Southern Stream2023

    • Author(s)
      山口未沙、森正夫、堀田彩水、大滝恒輝
    • Organizer
      日本天文学会2023秋季年会
  • [Presentation] 金属量から探る矮小銀河のGalactic Habitable Zone ~銀河衝突を経験した銀河の化学進化を踏まえて~2023

    • Author(s)
      山口未沙、堀田彩水、大滝恒輝、森正夫
    • Organizer
      天体形成研究会2023
  • [Presentation] カスプ-コア遷移の効果を組み込んだダークマターハローのスケーリング則2023

    • Author(s)
      金田優香、大滝恒輝、森正夫
    • Organizer
      第36回 理論懇シンポジウム
  • [Presentation] Formation of the Andromeda Giant Southern Stream and metal gradients of the progenitor galaxy2023

    • Author(s)
      山口未沙、森正夫、堀田彩水、桐原崇亘、大滝恒輝
    • Organizer
      第36回 理論懇シンポジウム
  • [Presentation] Formation of the Andromeda Giant Stream and the 10 kpc Ring in the Andromeda Galaxy2023

    • Author(s)
      Misa Yamaguchi, Ayami Hotta, Koki Otaki, Masao Mori
    • Organizer
      15th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of the Andromeda Giant Stream and chemical evolution of the progenitor galaxy2023

    • Author(s)
      Misa Yamaguchi, Ayami Hotta, Koki Otaki, Masao Mori
    • Organizer
      International Conference on Resolving Galaxy Ecosystems Across All Scales
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 筑波大学計算科学研究センター宇宙物理論研究室特集記事

    • URL

      https://www2.ccs.tsukuba.ac.jp/Astro/featured/ja/2023/02/20/press-release-ja/

  • [Remarks] 大滝恒輝 web page

    • URL

      https://www2.ccs.tsukuba.ac.jp/public/otaki/index.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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