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全宇宙年齢的銀河形成進化と重元素・ダスト形成史の徹底解明

研究課題

研究課題/領域番号 11J05514
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関名古屋大学

研究代表者

浅野 良輔  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード銀河進化 / 化学進化 / ダスト進化 / 星形成
研究概要

本研究は、銀河中に存在する固体微粒子(以降ダスト)の種類や存在量、サイズ分布の進化によって、銀河進化にどのような影響を与えるかについて第一原理からモデル化し、銀河進化を解明することを目的としている。本年度は、昨年度末に完成した全宇宙年齢的銀河のダストサイズ分布進化モデルを基に、銀河の減光曲線進化モデルを完成させた。減光曲線とは、ダストによる減光量の波長依存性を示したものであり、観測量を補正するために必須な物理量である。前年度までの結果を拡張するにあたり、各ダスト種の物性を考慮した。これはダスト粒子の種類によって減光量が異なるためである。その結果、銀河形成初期には、平坦な減光曲線であるが、その後、ダスト同士の衝突による破砕プロセス(シャッタリング)により小さいダストが増加し、極めて急な曲線になる。また、この際に2175Åバンプと呼ばれる部分が非常に大きくなることも分かった。その後、ダスト同士の衝突による合体プロセス(コアギュレーション)によって小さいダストが減少することによって、減光曲線が平坦になっていく。また、今回の進化モデルを用いて、銀河系の減光曲線の再現を試みた。その結果、再現にはコアギュレーションが現在考えられているものよりも強く効く必要があることが分かった。なお、先行研究において、分子雲などの冷たく密度の高い領城では、このような強いコアギュレーションが起こる可能性が観測的に示唆されている。本ダストモデルの論文はすでにMonthly Notices of the Royal Astronomical Societyに受理されている。
また、遠方に存在する赤外線で極めて明るいクェーサー母銀河は平坦な曲線であることが示唆されており、我々のモデルはこれを強く示唆している。現在、高赤方偏移銀河に特化した減光曲線進化を研究しており、この研究内容は初期の銀河進化の解明に大きく影響を与えると考えられる。さらに、Herschelを用いて赤方偏移1以上の銀河の減光曲線を導出する研究が動いており、私の今年度の結果は非常にタイムリーな議論を提供できる結果となっている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究計画と並行して行っていた銀河の減光曲線進化モデルの構築が終わったが、計画していた銀河のスペクトル進化モデルを構築できなかった。これは、進めていく中で、先に減光曲線進化を考慮する必要があると判断したためである。そのため、計画から少々遅れている。

今後の研究の推進方策

現在まで多少遅れは出ているが、銀河のスペクトル進化モデルの完成を目指す。現在は銀河形成初期の減光曲線進化モデルを構築しているが、研究に厚みが出ると考え、計画に加えた。この研究はすでに論文化を始めているため、計画に大きな支障はでないと考える。スペクトル進化モデルに関しては、すでにTakeuchi et al. (2003, 2005)を参考に構築を始めている。また、構築に当たり、銀河中の星やダストの空間情報が必要であるが、これはメガグレインモデル(Inoue 2006)を考慮している。また、さらに星間空間の相変化にも注目する。これは星間空間の物理量から空間構造の情報を得ることができるためである(Inoue 2005)。この研究を進めるにあたり、まずKoyama & Inutsuka (2000)を参考に星間空間の相変化をモデル化する。

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Evolution of extinction curves in galaxies2014

    • 著者名/発表者名
      浅野 良輔
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 440 号: 1 ページ: 134-142

    • DOI

      10.1093/mnras/stu208

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dust formation history of galaxies : a critical role of metallicity for the dust mass growth by accreting materials in the interstellar medium2013

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 雑誌名

      Earth, Planets, and Space

      巻: 65 ページ: 213-222

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] What determines the grain size distribution in galaxies?2013

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: (印刷中)(in press) 号: 1 ページ: 637-652

    • DOI

      10.1093/mnras/stt506

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 銀河の減光曲線進化モデルの構築2013

    • 著者名/発表者名
      浅野 良輔
    • 学会等名
      日本天文学会2013年秋季年会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2013-09-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of the extinction curves in galaxies2013

    • 著者名/発表者名
      浅野 良輔
    • 学会等名
      The 6^<th> meeting on Cosmic Dust
    • 発表場所
      惑星科学研究センター(神戸)
    • 年月日
      2013-08-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of grain size distribution in galaxies2013

    • 著者名/発表者名
      浅野 良輔
    • 学会等名
      SKA Science Workshop in East Asia 2013
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] How do the extinction curves in galaxies evolve?2013

    • 著者名/発表者名
      浅野 良輔
    • 学会等名
      The Life Cycle of Dust in the Universe : Observations, Theory, and Laboratory Experiments
    • 発表場所
      台湾中央研究院(台北)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 銀河のダストサイズ分布進化:星間空間でのダストプロセスの重要性2012

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 学会等名
      日本天文学会2012年秋季年会
    • 発表場所
      大分大学(大分)
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of grain size distribution of galaxies2012

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 学会等名
      The 5^<th> meeting on Cosmic Dust
    • 発表場所
      惑星科学研究センター(神戸)
    • 年月日
      2012-08-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ダスト供給源のダストサイズ依存性を考慮した銀河のダスト進化モデルの構築2012

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 学会等名
      日本天文学会2012年春季年会
    • 発表場所
      龍谷大学(京都)
    • 年月日
      2012-03-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 銀河のダストサイズ分布進化2011

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 学会等名
      第29回Grain Formation Workshop,平成23年度銀河のダスト研究会
    • 発表場所
      惑星科学研究センター(神戸)
    • 年月日
      2011-11-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Dust formation history of galaxies : The crucial role of metallicity for the grain growth2011

    • 著者名/発表者名
      浅野良輔
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2011
    • 発表場所
      台北國際會議中心(台北)
    • 年月日
      2011-08-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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