2015 Fiscal Year Research-status Report
階層的構造形成論に基づく銀河の化学進化より探るrプロセスの起源
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26400232
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| Research Institution | International Christian University |
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Principal Investigator |
石丸 友里 国際基督教大学, 教養学部, 准教授 (90397068)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 和光 国立天文台, TMT推進室, 准教授 (20321581)
和南城 伸也 上智大学, 理工学部, 准教授 (30327879)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 理論天文学 / 光学赤外線天文学 / 重元素 / 銀河形成 / 中性子星合体 / 金属欠乏星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄より重い元素は，主にrプロセス（速い中性子捕獲過程）で作られるが，rプロセスがどのような天体で起こるかは，まだ特定されていない．最新の元素合成論では，連星中性子星の合体が最有力と言われているが，中性子星合体には1億年以上要するため，rプロセス元素が過剰な金属欠乏星の存在を説明できないという困難が指摘されていた．
しかし本研究では，階層的構造形成論に従って，銀河系ハローがサブハローの衝突・合体から形成されたならば，この矛盾は解決できると考えた．そこでこの考えに基づき，研究代表者(石丸)による(A)階層的構造形成論に従う銀河の化学進化モデル計算，研究分担者(和南城)による(B)rプロセスの元素合成モデル計算，さらに研究分担者(青木)による(C)VLT望遠鏡とすばる望遠鏡を用いた銀河系及び矮小銀河の金属欠乏星のrプロセス元素組成の測定を行い，これらの研究を有機的に連携させ，rプロセスの起源天体の解明を目指している．
平成27年度は，(A)基盤となる化学進化モデルを用いて，銀河系ハローが星形成効率の低いサブハローから形成されたならば，中性子星合体に1億年程度を要しても，金属欠乏星のrプロセス元素の組成比を説明できることが示した．さらに個々のサブハローにおける中性子星合体の発生回数の違いによる化学組成の分散を調べるため，モンテカルロシミュレーションを用いた新しい統計学的化学進化モデルの構築に着手した．このモデルには，(B)中性子星の合体における流体力学と元素合成理論による組成量を組み込んだ．特に研究代表者は，平成27年8月まで1年間の特別研究期間として，パリ天体物理学研究所において，研究協力者 N. Prantzos博士と上記の研究を進めた．また，(C) 研究代表者，研究分担者，研究協力者によるすばる望遠鏡による矮小銀河の金属欠乏星の観測計画が採択され，観測を実施した．
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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
本研究は，研究代表者(石丸)を中心に開発している (A) 階層的構造形成論に基づく銀河の化学進化モデルを主軸とし，研究分担者(和南城)を中心に推進している (B) rプロセスの元素合成モデル計算と，研究分担者(青木)を中心とした (C) すばる望遠鏡・VLT望遠鏡による金属欠乏星および矮小銀河の星の化学組成の測定を連携させることによって進めている．
平成27年度は， (A)単純化したサブハローの銀河進化モデルを用いて，銀河系ハローが星形成効率の低いサブハローから階層的に形成されるならば，中性子星合体がrプロセスの起源天体であったとしても，矛盾なく銀河系ハローの金属欠乏星の観測値を説明できることを示した．この結果は，The Astrophysica Journal Letters に掲載された．また，国際学会にて発表した．さらに，このように形成された銀河系ハローのrプロセス元素の分布を調べるために，モンテカルロシミュレーション法を用いて，個々のサブハローで中性子星合体を発生させるモデルの構築に着手した．この結果は，すでに平成28年度に3回の国際学会(うち1回は招待講演)で発表する予定となっている．
研究分担者・研究協力者との連携も計画通りに行われた．(B) では，中性子星合体によるrプロセス元素の元素合成モデルで，太陽系の化学組成を説明できることが示され，その結果は上記の化学進化モデルに反映された．(C) については，平成26年度にすばる望遠鏡を用いた観測を実施したが，悪天候のためデータが取得できなかった．しかし新たに，サブハローの進化と密接に関連した矮小銀河の化学組成についての観測計画(PI: 研究協力者 青木みさ，Co-I: 石丸，青木)が採択された．
また，平成27年8月まで研究代表者は特別研究期間としてパリ天文台に第2の研究拠点を置き，研究協力者(N. Prantzos, P. François)との共同研究を進め，さらに今後の研究計画について綿密な打ち合せを行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，研究代表者(石丸)を中心に開発している (A) 階層的構造形成論に基づく銀河の化学進化モデルを主軸とし，研究分担者(和南城)を中心に推進している (B) rプロセスの元素合成モデル計算と，研究分担者(青木)を中心とした (C) すばる望遠鏡・VLT望遠鏡による金属欠乏星および矮小銀河の星の化学組成の測定を連携させることによって進めている．
平成27年度は， (A)単純化したサブハローの銀河進化モデルを用いて，銀河系ハローが星形成効率の低いサブハローから階層的に形成されるならば，中性子星合体がrプロセスの起源天体であったとしても，矛盾なく銀河系ハローの金属欠乏星の観測値を説明できることを示した．この結果は，The Astrophysica Journal Letters に掲載された．また，国際学会にて発表した．さらに，このように形成された銀河系ハローのrプロセス元素の分布を調べるために，モンテカルロシミュレーション法を用いて，個々のサブハローで中性子星合体を発生させるモデルの構築に着手した．この結果は，すでに平成28年度に3回の国際学会(うち1回は招待講演)で発表する予定となっている．
研究分担者・研究協力者との連携も計画通りに行われた．(B) では，中性子星合体によるrプロセス元素の元素合成モデルで，太陽系の化学組成を説明できることが示され，その結果は上記の化学進化モデルに反映された．(C) については，平成26年度にすばる望遠鏡を用いた観測を実施したが，悪天候のためデータが取得できなかった．しかし新たに，サブハローの進化と密接に関連した矮小銀河の化学組成についての観測計画(PI: 研究協力者 青木みさ，Co-I: 石丸，青木)が採択された．
また，平成27年8月まで研究代表者は特別研究期間としてパリ天文台に第2の研究拠点を置き，研究協力者(N. Prantzos, P. François)との共同研究を進め，さらに今後の研究計画について綿密な打ち合せを行った．
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| Causes of Carryover |
平成27年度から新たな銀河進化モデルの構築に着手し，今後計算速度の高いPCの購入が必要となるが，すでに平成27年度の科研費の残額では不足であった．また，平成27年度の研究成果の発表の機会が，平成28年度に開催される3回の国際学会であることに決まったため，次年度に使用額を繰り越すべきだと判断した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度前半に，現在構築中のモデル計算に必要となるPCを購入する．また，5月末，6月末，9月末に開催される国際学会（内，一件は招待講演）に出席するための旅費に使用する．
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