2023 Fiscal Year Annual Research Report
大規模高解像度シミュレーションを用いた高赤方偏移天体の形成と進化の研究
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21H01122
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石山 智明 千葉大学, 情報戦略機構, 准教授 (90616426)
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2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ダークマター / 高性能計算 / 理論天文学 / 銀河形成 / 初代星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、超高解像度宇宙論的ダークマター構造形成シミュレーションと準解析的天体形成モデルを駆使し、高赤方偏移天体の形成と進化、そしてそれらが宇宙の大域的進化に果たす役割を理論的に調べることである。またシミュレーションデータや高赤方偏移天体の模擬カタログをコミュニティに公開する。
2023年度末までに超高解像度宇宙論的ダークマター構造形成シミュレーションの実行と準解析的天体形成モデルを開発した。そして、初代星の質量の定式化法や、星形成を阻害するのに必要な輻射場の実装方法、再結合時のダークマターとバリオン間の相対速度などのパラメータを変更したモデル計算を多数行い、初代星や初代銀河が高赤方偏移宇宙の大域的進化にどのような役割を果たしてきたかを調べた。
また、平行してシミュレーションおよび解析コードの高速化を進めた。富岳スーパーコンピュータのように単一の計算ノード内に多くのCPUコアを有する環境では、ノード内共有メモリ並列の効率が重要である。まず、頻出するソートアルゴリズムを富岳上で最適化した。そして重力計算の標準的なアルゴリズムであるツリー法のツリー構造構築を共有メモリ並列化した。従来型のトップダウン的に構築するものではなく、ボトムアップ的に構築することで性能を大きく改善できた。これらの成果は2本の査読付き欧文論文として出版された。
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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
予定通り多数のモデル計算の結果が出揃い、結果を論文としてまとめている。またシミュレーション高速化の論文が出版された。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は高赤方偏移天体が低赤方偏移宇宙に与える影響を調べるとともに、模擬カタログ公開の準備を進める。また、高赤方偏移に形成した初代星の近傍宇宙における痕跡を理論的に調べる。
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