2012 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙初代星誕生から銀河系形成期における恒星進化と物質循環
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23224004
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
青木 和光 国立天文台, 光赤外研究部, 准教授 (20321581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 正行 北海学園大学, 工学部, 研究員 (00111708)
冨永 望 甲南大学, 理工学部, 准教授 (00550279)
茂山 俊和 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70211951)
野本 憲一 東京大学, 数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (90110676)
小笹 隆司 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90263368)
須田 拓馬 国立天文台, 光赤外研究部, 研究員 (90374735)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 超新星 / ダスト / 銀河系 / 金属欠乏星 / 化学進化 |
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| Research Abstract |
本研究の中心課題のひとつである、すばる望遠鏡HDSの多天体同時観測を可能にする装置の製作を開始した。すばる望遠鏡HDSによるこれまでの銀河系ハロー天体の観測データの解析を完了し、論文公表するとともに、より低金属の星を探査するためのすばる望遠鏡による新たな観測を開始した。
金属欠乏星データベースの拡充を進め、そこに収録された銀河系ハローの恒星について、表面組成と空間分布の系統的な解析を行った。その結果、ハローの恒星が、 ４つの金属組成の型、空間分布の異なる種族から構成されることを見出し、ハロー形成時の初期質量関数や星形成率を評価した。さらに、データベースを矮小銀河中の恒星に拡張するための開発とデータ登録作業を行った。
超新星爆発の理論研究については、これまで多数発見されている金属欠乏星のうち特に[Fe/H]<-3.5の星に注目し、それぞれの金属欠乏星について超新星爆発モデルを構築した。これにより、宇宙初期の超新星爆発についてその爆発の性質がどのように分布しているのかを明らかにした。また、白色矮星同士の激しい合体によるIa型超新星モデルにもとづいた元素合成計算から、Ia型超新星の多様性について調査し、矮小銀河の化学進化との関連を検討した。
銀河系初期のダスト形成の解明については、 金属量が太陽の10万分の一程度のガス雲でも、収縮ガス中でのダスト成長により、低質量星の形成が可能であることを示した。また、超新星爆発時のダスト形成の効率およびダストのサイズ分布をより精緻に明らかにするために、クラスター 形成を考慮した非定常ダスト形成過程の定式化と計算コードの構築を行った。
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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
すばる望遠鏡HDSの多天体同時観測機能搭載に向け、ファイバーへの天体光の導入および観測中の追尾のための駆動機構、および望遠鏡への搭載機構を製作した。観測研究に関しては、これまでに取得された銀河系ハロー天体の観測データの解析を完了し、超金属欠乏星（[Fe/H]<-3.0）７０天体を含む１３７天体の研究結果のまとめの論文を公表した。これに続く観測計画も進行している。
金属欠乏星データベースの拡充、特に矮小銀河の星を含めたデータベースの拡張は予定どおり進んでいる。これにより、元素組成や恒星の物理量の間の相関を包括的に調査することが可能になり、矮小銀河ごとの化学進化や銀河系の星との関連を調べる準備が整った。また、このデータベースを用いた銀河の化学進化の研究も進展し、論文投稿中である。
超新星の理論研究については、昨年度までに行った超新星爆発における元素合成のパラメータ化をさらに進め、観測結果との比較から、宇宙初期の超新星爆発の性質を明らかにした。また、Ia型超新星の影響も含めた矮小銀河の化学進化の研究も進んでいる。
銀河系初期のダスト形成の研究は大きく進み、特にダスト成長を考慮した収縮ガス雲の熱進化の数値計算を行い、成長したダストの熱放射によるガスの冷却によって、現在最も金属量の低い星として知られている星の形成過程が説明できることを示した。さらに、銀河系の星間減光曲線の詳細な分析により星間ダストのサイズ分布を決定し、宇宙初期の超新星により放出されるダストのサイズ分布との違いから、銀河形成期から現在までの固体物質の進化を考察することを可能にした。
研究成果は論文として出版するとともに、初代星や元素合成に関する国際研究集会（京都およびオーストラリア・ケアンズ）で多数発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
観測研究、理論研究ともそれぞれ進展がみられるなか、今後はそれらの連携をよりいっそうはかることにより、大きな成果につなげることをめざす。特に、矮小銀河の星の組成および化学進化の研究に重点をおく。
これまでにも、観測研究の成果は、過去の研究成果と合わせて金属欠乏星データベースにとりこまれており、これを用いた研究成果も出てきている。また、超新星爆発による元素合成の理論研究についても、銀河系ハロー星の観測結果との比較を通じて観測研究との連携を深めている。このデータベースを矮小銀河の星へ拡張することができたので、今後は矮小銀河の化学進化と銀河系ハローとの比較の研究を重点的に進める。
超新星爆発による元素合成とそれに引き続くダスト形成、および次世代の低質量星の形成についても、研究の連携が進んでいる。これをさらに進め、銀河系初期、特に矮小銀河のような小さな星の集団の形成における超新星爆発とダスト形成の役割の解明に取り組む。これらの理論研究をもとに、矮小銀河の星の新たな観測計画を検討する。
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[Journal Article] High-Resolution Spectroscopy of Extremely Metal-Poor Stars from SDSS/SEGUE: I. Atmospheric Parameters and Chemical Compositions2013
Author(s)
W.Aoki, T. C. Beers, Y-S. Lee, S. Honda, H. Ito, M. Takada-Hidai, A. Frebel, T. Suda, M. Y. Fujimoto, D. Carollo, T. Sivarani
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Journal Title
Astronomical Journal
Volume: 145
Pages: 13(22pp)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Transition of the Stellar Initial Mass Function Explored with Binary Population Synthesis2013
Author(s)
Suda, Takuma, Komiya, Yutaka, Yamada, Shimako, Katsuta, Yutaka, Aoki, Wako, Gil-Pons, Pilar, Doherty, Carolyn L., Campbell, Simon W., Wood, Peter R., Fujimoto, Masayuki Y.
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Journal Title
Mon. Not. R. Astron. Soc. Letter
Volume: -
Pages: 印刷中
Peer Reviewed
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[Journal Article] Three-dimensional Explosion Geometry of Stripped-envelope Core-collapse Supernovae. I. Spectropolarimetric Observations2012
Author(s)
Tanaka, M., Kawabata, K. S., Hattori, T., Mazzali, P. A., Aoki, K., Iye, M., Maeda, K., Nomoto, K., Pian, E., Sasaki, T., and Yamanaka, M.
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Journal Title
Astrophysical Journal
Volume: 754
Pages: 63 (10pp)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The Type IIb Supernova 2011dh from a Supergiant Progenitor2012
Author(s)
M. C. Bersten, O. G. Benvenuto, K. Nomoto, M. Ergon, G. Folatelli, J. Sollerman, S. Benetti, M. T. Botticella, M. Fraser, R. Kotak, K. Maeda, P. Ochner, L. Tomasella
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Journal Title
Astrophysical Journal
Volume: 757
Pages: 31 (10pp)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prospect of Studying Hard X- and Gamma-Rays from Type Ia Supernovae2012
Author(s)
Maeda, K., Terada, Y., Kasen, D., Roepke, F. K., Bamba, A., Diehl, R., Nomoto, K., Kromer, M., Seitenzahl, I. R., Yamaguchi, H., Tamagawa, T., and Hillebrandt, W.
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Journal Title
Astrophysical Journal
Volume: 760
Pages: 54 (9pp)
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] CEMP-no星の起源2013
Author(s)
須田拓馬, 小宮悠, 青木和光, 山田志真子, 勝田豊, 藤本正行, S. W. Campbell, C. L. Doherty, P. Gil-Pons, P. R. Wood
Organizer
日本天文学会年春季年会
Place of Presentation
埼玉大学（埼玉県）
Year and Date
20130320-20130323
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[Presentation] Database for nuclear EoS2012
Author(s)
C. Ishizuka, T. Suda, H. Suzuki, A. Ohnishi, K. Sumiyoshi
Organizer
XII International Symposium on Nuclei in the Cosmos
Place of Presentation
Cairns Convection Centre （オーストラリア）
Year and Date
20120805-20120812
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