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Understanding formation of supermassive black hole seeds at high-redshift via direct collapse

研究課題

研究課題/領域番号 16H02163
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 天文学
研究機関大阪大学

研究代表者

Shlosman Isaac  大阪大学, 理学研究科, 招へい教授 (40772405)

研究分担者 長峯 健太郎  大阪大学, 理学研究科, 教授 (50714086)
研究協力者 LUO Yang  大阪大学
ARDANEH Kazem  大阪大学
WISE John  Georgia Institute of Technology
BEGELMAN Mitch  University of Colorado
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
36,920千円 (直接経費: 28,400千円、間接経費: 8,520千円)
2018年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2017年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2016年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
キーワード理論天文学 / 流体力学 / 銀河形成 / 巨大ブラックホール / 輻射輸送 / ダイレクトコラプス / Theoretical Astrophysics / Galaxy Formation / Cosmology / Direct Collapse / Fluid dynamics / Radiation transfer / Numerical simulations / Structure Formation / Supermassive Black Hole / Direct collapse scenario / Star formation / 宇宙物理
研究成果の概要

ガス球を直接ブラックホールに崩壊させるダイレクトコラプスは、早期宇宙において巨大ブラックホールの種を作るのに有力なシナリオです。崩壊するガス球の中心付近では密度が非常に高くなるため、光学的に分厚くなり、輻射輸送計算が必要になります。そこで、我々はflux-limited拡散近似を用いて、孤立系ハローと宇宙論的シミュレーションの両方において、流体力学と輻射輸送をカップルさせたダイレクトコラプスシミュレーションを世界で初めて実行しました。その結果、中心にコアができ始めると光球が半径1e-6 pc付近から外側に向かって広がり、輻射圧によって非等方的なアウトフローが生まれることを見出しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

巨大ブラックホールは銀河進化と密接な関係を持っていることが知られており(SMBHと銀河の共進化)、すなわち、SMBHの形成と進化をよりよく理解することは宇宙の構造形成をより深く理解することにつながります。究極的には、宇宙の構造形成を理解することが、「我々はどこからきたのか?」という疑問に答えることに繋がります。また、本経費によって若手研究員を数人雇用して、彼らのキャリア形成にも貢献しました。これらの業績は日本の学術界を世界標準に押し上げ、日本という国の文化・社会を発展させる一助にもなっております。また、若手研究者の育成を通じて、世界の科学界にも貢献していることになります。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 8件、 招待講演 19件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Kentucky/University of Colorado/University of Utah(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Xiamen University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Argelander Institut fuer Astronomie(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Kentucky/University of Colorado/University of Utah(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Xiamen University(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Argelander Institut fuer Astronomie(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Kentucky/Colorado Univ./Georgia Tech. Univ.(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Ly-alpha properties of simulated galaxies in overdense regions: effects of galactic winds at z>~62019

    • 著者名/発表者名
      Sadoun Raphael、Romano-Diaz Emilio、Shlosman Isaac、Zheng Zheng
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 484 号: 4 ページ: 4601-4618

    • DOI

      10.1093/mnras/stz297

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct collapse to supermassive black hole seeds with radiation transfer: cosmological haloes2018

    • 著者名/発表者名
      Ardaneh Kazem、Luo Yang、Shlosman Isaac、Nagamine Kentaro、Wise John H、Begelman Mitchell C
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 479 号: 2 ページ: 2277-2293

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1657

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds with Radiative Transfer: Isolated Halos2018

    • 著者名/発表者名
      Luo Yang、Ardaneh Kazem、Shlosman Isaac、Nagamine Kentaro、Wise John H、Begelman Mitchell C
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 476 号: 3 ページ: 3523-3539

    • DOI

      10.1093/mnras/sty362

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] What makes the family of barred disc galaxies so rich: damping stellar bars in spinning haloes2018

    • 著者名/発表者名
      Collier Angela、Shlosman Isaac、Heller Clayton
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 476 号: 1 ページ: 1331-1344

    • DOI

      10.1093/mnras/sty270

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct collapse to supermassive black hole seeds: comparing the AMR and SPH approaches2016

    • 著者名/発表者名
      Luo Yang、Nagamine Kentaro、Shlosman Isaac
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 459 号: 3 ページ: 3217-3233

    • DOI

      10.1093/mnras/stw698

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Supermassive Black Hole Seed Formation at High Redshifts: Long-Term Evolution of the Direct Collapse2016

    • 著者名/発表者名
      Shlosman, I., Choi, J.-H., Begelman, M. C., Nagamine, K.
    • 雑誌名

      MNRAS

      巻: 456 号: 1 ページ: 500-511

    • DOI

      10.1093/mnras/stv2700

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Galaxy Formation at High-Redshift in the ELTs & JWST Era2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      Extremely Big Eyes on the Early Universe, K-IPMU, U.-Tokyo
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「理学研究とクラウド利用のニーズ:理論宇宙物理学の例」(Needs for Cloud Usage in Scientific Research: an example from theoretical astrophysics)2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      Cyber HPC Symposium 2019, Cybermedia Center, Osaka U.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter & Structure Formation in the Universe2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      FPUA2019 workshop, OIST, Okinawa
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Galaxy Formation in the next decade: theoretical point of view2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      Subaru-EAO workshop, NAOJ, Tokyo
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct collapse to SMBH seeds with radiative transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Luo
    • 学会等名
      Yunnan Astronomical Observatory
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct collapse to SMBH seeds with radiative transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Luo
    • 学会等名
      Yunnan University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Galaxy Formation & Dark Matter2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      31st Rironkon symposium, Kyoto Univ.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Galaxy Formation & Dark Matter2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      31st Rironkon symposium, Kyoto Univ.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Collapse to SMBH seeds in Cosmological Halos with Radiation Transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      IAU Symposium 341, Panmodel-2018, Osaka Univ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radiative Properties of the First Galaxies: rapid transition from blue to red2018

    • 著者名/発表者名
      Arata, S., Yajima, H., Nagamine, K., et al.
    • 学会等名
      IAU Symposium 341, Panmodel-2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct Collapse to SMBH seed with Radiation Transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      Are AGN Special?, U. of Durham, UK
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Proto-AGN: Seeds of Supermassive Black Holes at High Refshifts2018

    • 著者名/発表者名
      Isaac Shlosman
    • 学会等名
      JILA, Colorado University, Colorado at Boulder
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Seeds of Supermassive Black Holes at High Redshifts2018

    • 著者名/発表者名
      Isaac Shlosman
    • 学会等名
      University of Virginia, Charlottesville
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Breaking the Paradigm: Formation of Supermassive Black Holes2018

    • 著者名/発表者名
      Isaac Shlosman
    • 学会等名
      Weizmann Institute of Science, Israel
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Accelerated Formation of Supermassive Black Holes at High Redshifts2018

    • 著者名/発表者名
      Isaac Shlosman
    • 学会等名
      Technion, Israel Institute of Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct collapse to SMBH seeds with radiative transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Yang Luo
    • 学会等名
      Sun Yat-sen University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct collapse to SMBH seeds with radiative transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Yang Luo
    • 学会等名
      Xiamen University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct collapse to SMBH seeds with radiative transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Yang Luo
    • 学会等名
      University of Science and Technology of China
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds with Radiation Transfer2017

    • 著者名/発表者名
      Nagamine, K.
    • 学会等名
      Sakura CLAW Ly-a Conference
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds: Comparing the AMR and SPH Approaches2016

    • 著者名/発表者名
      Luo, Y., Nagamine, K., Shlosman, I.
    • 学会等名
      29th Rironkon Symposium
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cosmic Gas, Galaxy Formation, Feedback, and Cosmological Hydrodynamic Simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      IGM tomography workshop 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-z Galaxy Formation, Feedback, & Dust2016

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      "Panoramas of the Evolving Cosmos," The 6th Subaru International Conference
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Numerical Simulations in Cosmology, Encyclopedia of Cosmology2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 総ページ数
      328
    • 出版者
      World Scientific Publishing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [図書] Ch.7 in "Numerical Simulations in Cosmology, Encyclopedia of Cosmology"2018

    • 著者名/発表者名
      Isaac Shlosman
    • 総ページ数
      45
    • 出版者
      World Scientific Publishing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] Numerical Simulations in Cosmology, Encyclopedia of Cosmology2018

    • 著者名/発表者名
      Isaac Shlosman
    • 総ページ数
      45
    • 出版者
      World Scientific Publishing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] personal webpage

    • URL

      http://www.pa.uky.edu/~shlosman/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] personal webpage

    • URL

      http://astro-osaka.jp/kn/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2025-11-18  

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