恒星の高分散分光観測にもとづく銀河系化学力学進化の解明

• Project/Area Number: 13J07047
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石垣 美歩 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,760,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 元素合成 / 初代星 / 金属欠乏星 / 銀河系形成 / 銀河系ハロー / 化学組成 / 矮小銀河 / 超新星爆発 / 高分散分光観測 / 化学元素組成 / 矮小衛星銀河

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、銀河系とその周辺の矮小楕円体銀河に付随する金属欠乏星を用いて、宇宙初期における元素合成、および銀河系の化学力学進化を解明することを目的としている。本年度は以下の成果を得た。
（１）超金属欠乏星の元素組成に基づく初代星の初期質量関数への制限：初代星の進化、超新星爆発における元素合成の理論予測をもとに、超新星爆発放出物の物質の混合および再降着を考慮したうえで、超新星爆発放出物の元素組成（超新星爆発イールド）の計算を行った。さらにこの計算結果を超金属欠乏星の観測と比較し、親星となった初代星の質量を推測する手法を検討した。その結果、物質の混合および再降着の不定性を考慮したうえで、初代性の質量に一定の制限をつけられることを見出した。この手法を、今後より大規模な観測データに適用することで、初代星の典型的な質量（初期質量関数）及び宇宙初期における初代星の役割について重要な知見が得られることが期待できる。
（２）銀河系矮小衛星楕円体銀河の元素組成：銀河系の矮小衛星楕円体銀河の一つであるDraco矮小銀河のr-process元素組成について、前年度までに得られた成果を国際研究会で発表し、関連する分野の研究者との議論を行った。
（３）球状星団Palomar 5に付随する恒星ストリームによる銀河系重力ポテンシャルへの制限：球状星団Palomar 5の潮汐破壊の結果できた恒星ストリームについて、すばる望遠鏡およびKeck望遠鏡を用いて得られた中分散分光データの解析、結果のまとめを行った。解析の結果、恒星ストリームのメンバー星とその他の銀河系ハロー星との切り分けが、ストリームの力学構造の決定に極めて重要であることが分かった。今回の手法を次世代観測装置で得られる分光データに適用することで、銀河系重力ポテンシャルへ強い制限が得られることが期待される。結果を論文にまとめ、Astrophysical Journal に投稿・受理された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Line-of-sight velocity and metallicity measurements of the Palomar 5 tidal stream (2016)
  • Author(s): Ishigaki, Miho N.; Hwang, Narae; Chiba, Masashi; Aoki, Wako
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multicolor light curves simulations of Population III core-collapse supernovae: from shock breakout to 56Co decay (2016)
  • Author(s): Tolstov, Alexey; Nomoto, Ken'ichi; Tominaga, Nozomu; Ishigaki, Miho; Blinnikov, Sergey; Suzuki, Tomoharu
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Chemical Feature of Eu abundance in the Draco dwarf spheroidal galaxy (2015)
  • Author(s): Takuji Tsujimoto, Miho N. Ishigaki, Toshikazu Shigeyama, Wako Aoki
  • Journal Title: Publication of the Astronomical Society of Japan Letters Volume: 未定
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Faint Population III Supernovae as the Origin of the Most Iron-poor Stars (2014)
  • Author(s): Ishigaki, Miho N.; Tominaga, Nozomu; Kobayashi, Chiaki; Nomoto, Ken'ichi
  • Journal Title: Astrophysical Journal Letters Volume: 792 Issue: 2 Pages: 32-37
  • DOI: 10.1088/2041-8205/792/2/l32
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chemical compositions of six metal-poor stars in the ultra-faint dwarf spheroidal galaxy Boötes I (2014)
  • Author(s): Ishigaki, M. N., Aoki, W., Arimoto, N., & Okamoto, S.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 562A Pages: 146-159
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322796
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Origin of Low [α/Fe] Ratios in Extremely Metal-poor Stars (2014)
  • Author(s): Kobayashi, C., Ishigaki, M. N., Tominaga, N., & Nomoto, K.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 785 Issue: 1 Pages: 5-9
  • DOI: 10.1088/2041-8205/785/1/l5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 金属欠乏星の科学組成から探る銀河系ハローの形成過程 (2013)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Journal Title: 天文月報 Volume: 106(8) Pages: 547-554
• [Journal Article] Chemical Abundances of the Milky Way Thick Disk and Stellar Halo. II. Sodium, Iron-peak, and Neutron-capture Elements (2013)
  • Author(s): Ishigaki, M. N., Aoki, W., & Chiba, M.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 771 Issue: 1 Pages: 67-91
  • DOI: 10.1088/0004-637x/771/1/67
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 銀河の化学進化についての観測研究 (2016)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Organizer: 宇宙核物理連絡協議会(宇核連)研究会
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2016-02-22
• [Presentation] Medium-resolution spectroscopy along the stellar tidal stream Palomar 5 (2016)
  • Author(s): Miho N. Ishigaki
  • Organizer: Subaru Users’ Meeting FY2015
  • Place of Presentation: KKR Hotel Atami（静岡県熱海市）
  • Year and Date: 2016-01-19
• [Presentation] 超金属欠乏星の元素組成から探る初代星の性質 (2015)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Organizer: 初代星・初代銀河研究会２０１５@草津温泉
  • Place of Presentation: 草津セミナーハウス（群馬県草津町）
  • Year and Date: 2015-11-30
  • Invited
• [Presentation] Stellar streams as a tracer of the dark matter halo in the Milky Way (2015)
  • Author(s): Miho N. Ishizaki
  • Organizer: Workshop on Astrophysics of Dark Matter
  • Place of Presentation: Kavli IPMU（千葉県柏市）
  • Year and Date: 2015-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chemical evolution of r-process elements in the Draco dwarf spheroidal galaxy (2015)
  • Author(s): Miho N. Ishigaki
  • Organizer: The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution, IAU Symposium No. 317, 2015
  • Place of Presentation: Hawaii convention center, Honolulu, USA
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 金属欠乏星で探る天の川銀河の化学力学構造 (2015)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Organizer: Milky Way Galaxy Workshop 2015 in UTokyo
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] 超金属欠乏星の化学組成から探る初代星の元素合成 (2015)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] 超低光度矮小楕円銀河Bootes Iの化学組成 (2015)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Organizer: 初代星・初代銀河研究会２０１５
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2015-01-19
• [Presentation] 銀河系恒星ハローおよび厚い円盤のユーロピウム組成 (2014)
  • Author(s): 石垣美歩
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学(三鷹市)
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] Chemical differences and similarities among the kinematically selected thick disk, inner halo and outer halo stars (2013)
  • Author(s): Miho N. Ishigaki
  • Organizer: IAU Symposium 298, Setting the Scene for Gaia and LAMOST
  • Place of Presentation: Lijiang, CHINA
  • Year and Date: 2013-05-21