2023 Fiscal Year Annual Research Report
初期宇宙の大質量星から生まれるブラックホールの性質の解明
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21H01123
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
梅田 秀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60447357)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平野 信吾 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員 (40772900)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 超大質量星 / 超大質量ブラックホール / 初代星の形成 / 初代星の進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主な研究成果は２本の Nagele 他の論文と１本の平野他の査読論文として発表された。1本目のNagele 他の論文では、昨年度計算した超大質量星の爆発モデルや、新たに計算した数千太陽質量の低金属星からの質量放出のモデルを用いて、最近JWSTにより発見された高赤方偏移天体GN-z11 の異常な組成について調べた。その結果、これら非常に重い星からの放出ガスは特異な組成をしていて、GN-z11 の組成を説明し得ることを示した。
２本目のNagele 他の論文では、超大質量星の進化や爆発の計算を金属量の多い星に応用して、その結果を報告した。通常、超大質量星は初代星であり金属が無いという仮定がなされる。一方、ある銀河合体のモデルにおいては金属量の多い超大質量星が形成されるという示唆もある。金属が多い条件では水素燃焼が強く起きるため、爆発の有無や仕方が異なっている。実際、太陽組成に近いモデルでは爆発が広い質量範囲でおき、特異な元素合成も想定できることが示された。この結果は超大質量ブラックホールの起源を考える上での一石を投じた。
平野他の論文では、初代星形成シミュレーションに関する一つの結果を示した。この研究では宇宙初期のバリオンとダークマターの速度差を考慮した計算を行っているが、他の類似の研究と比べてサンプル数が格段に多く統計的な性質の議論を行うことができた。これまでの研究と同様に速度差が大きい領域では星の総質量が増える傾向が見られ、特に速度差が非常に大きい場合には超大質量星が形成される可能性がある。一方新しくわかったのは、ガス雲の中心にできる初代星の質量分布に関しては、速度差の値の違いの影響は小さい（より大きなスケールでのガス雲の質量は異なっているにもかかわらず）ということで、これは速度差の大きい領域では星形成効率が悪いことを意味している。
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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
研究はおおむね順調に進捗しており、超大質量星の進化爆発、および星形成シミュレーションの両課題において査読論文を発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も超大質量星の進化爆発、および星形成シミュレーションの両課題を並行して進めていく計画である。これら両課題の結果を完全に融合するためには、質量降着している大質量星の進化計算コードの開発も必要となり、この開発も進めていく。
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