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数値シミュレーションと位置天文学観測データを用いた銀河動力学の研究

Research Project

Project/Area Number 22KJ0829
Project/Area Number (Other) 22J11943 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

朝野 哲郎  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords銀河動力学 / N体シミュレーション / Gaia衛星
Outline of Research at the Start

大規模N体シミュレーションとGaia衛星の位置天文観測データを用いて、われわれの住む天の川銀河(銀河系)の現在の力学的構造とその進化の歴史の解明を目指す。銀河系円盤の星の位相空間(位置・速度)分布のサブ構造と伴銀河による外的摂動、バー・渦状腕による内的摂動の関係を明らかにするとともに、Gaiaの観測データから天の川銀河の力学構造についてどのような情報を引き出し得るのか明確にする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、天の川銀河円盤の力学的構造の解明を目指して、大規模N体シミュレーションを実行し、その結果をGaia衛星の位置天文観測データと比較した。特に、銀河円盤のz方向(円盤面に対して垂直方向)の振動に着目してデータ解析を行なった。シミュレーションでは、天の川銀河の孤立モデル、伴銀河と天の川銀河を組み合わせたモデルの2種類を用いた。はじめに、孤立銀河モデルの解析から渦状腕によってbreathing(円盤の収縮・膨張)と呼ばれる振動モードが励起されることを確認した。特にN体シミュレーションで自然に現れる動的渦状腕(dynamics spiral arm)という渦状腕モデルの場合、渦状腕の成長段階において、腕に沿って収縮のbreathingパターンが現れることを明らかにした。Gaiaデータでは、太陽系に隣接した渦状腕である「局所腕」に沿って収縮のbreathing運動が見られれており、このことは局所腕が動的渦状腕の成長段階にあることを示唆している。次に、天の川銀河+伴銀河のシミュレーションでは、breathingとbendingという二つのモードの振動が見られた。bendingモードが伴銀河の外的摂動によって直接的に励起されるのに対して、breathingは外的摂動に起因する渦状腕(tidally induced arm)によって励起されていた。二つの振動モードは、初期の振幅と減衰のタイムスケールが異なるため、主要なモードがbendingからbreathingへと切り替わることがわかった。
前年度はバーが太陽系近傍の星の運動に与える影響を調査していたが、今年度の研究と合わせて、内的摂動(バー・渦状腕)と外的摂動(伴銀河)が天の川銀河円盤の力学構造に与える影響を統一的に理解することができた。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] Leiden University(オランダ)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University College London(英国)

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      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ライデン大学(オランダ)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Growing local arm inferred by the breathing motion2023

    • Author(s)
      Asano Tetsuro、Kawata Daisuke、Fujii Michiko S、Baba Junichi
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      Volume: 529 Issue: 1 Pages: L7-L12

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad190

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Velocity-space substructures and bar resonances in an <i>N</i>-body Milky Way2023

    • Author(s)
      Asano Tetsuro、Fujii Michiko S.、Baba Junich、B?dorf Jeroen、Sellentin Elena、Portegies Zwart Simon
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 16 Issue: S362 Pages: 116-121

    • DOI

      10.1017/s1743921322001521

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Impact of bar resonances in the velocity-space distribution of the solar neighbourhood stars in a self-consistent N-body Galactic disc simulation2022

    • Author(s)
      Asano Tetsuro、Fujii Michiko S、Baba Junichi、Bedorf Jeroen、Sellentin Elena、Portegies Zwart Simon
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 514 Issue: 1 Pages: 460-469

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1379

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vertical oscillation of the Galactic disc2024

    • Author(s)
      Tetsuro Asano
    • Organizer
      Dark Matter in the Universe: The Present and Future of Galactic Archaeology and Near-field Cosmology
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 銀河円盤の鉛直振動から示唆される渦状腕の成長・崩壊2024

    • Author(s)
      朝野哲郎
    • Organizer
      天の川銀河研究会2024
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 天の川銀河のN体シミュレーション2023

    • Author(s)
      朝野哲郎
    • Organizer
      シミュレーション天文学のこれまでとこれから -ハードウェア・アプリケーション・サイエンス-
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 伴銀河からの外的摂動に起因する銀河系円盤の振動2023

    • Author(s)
      朝野哲郎,藤井通子, 馬場淳一, Jeroen Bedorf, Simon Portegies Zwart
    • Organizer
      日本天文学会2023年秋季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] N-body simulations of the Milky Way perturbed by a dwarf galaxy2023

    • Author(s)
      Tetsuro Asano
    • Organizer
      5th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bending and breathing waves of the Galactic disc2023

    • Author(s)
      Tetsuro Asano
    • Organizer
      Surveying the Milky Way: The Universe in Our Own Backyard
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vertical oscillation of the Galactic disk2023

    • Author(s)
      朝野哲郎
    • Organizer
      第36回 理論懇シンポジウム 「高赤方偏移のフロンティア」
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of the Satellites on the Dynamical Evolution of the Galactic Disk2023

    • Author(s)
      Tetsuro Asano
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      IAU Symposium 377
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 位置天文観測と天の川銀河のN体シミュレーションの比較2022

    • Author(s)
      朝野哲郎
    • Organizer
      日本天文学会2022年秋期年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 伴銀河から摂動を受ける天の川銀河円盤2022

    • Author(s)
      朝野哲郎
    • Organizer
      天の川銀河研究会2022
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] いて座矮小銀河から摂動を受ける天の川銀河円盤2022

    • Author(s)
      朝野哲郎
    • Organizer
      第33回理論懇シンポジウム
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Galactic disk perturbed by the satellite galaxies2022

    • Author(s)
      Tetsuro Asano
    • Organizer
      CHALLENGES AND INNOVATIONS IN COMPUTATIONAL ASTROPHYSICS - IV
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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