大規模数値計算による初期宇宙での構造形成と銀河間物質の再電離過程の研究

• 研究課題/領域番号: 17684008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉田 直紀 名古屋大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (90377961)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円); 2007年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2006年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2005年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 宇宙物理 / 天文

研究概要

1 今年度は宇宙再電離に伴う銀河間物質の進化の研究の発展として、初代星からの紫外光により一旦電離されたガスから第二世代の星が生まれる様子のシミュレーションを行った。
昨年度の研究では星形成分子ガス雲が形成されるまでにとどまっていたが、さらに質量解像度を高める手法を適用して、第二世代の原始星形成まで詳細に調べた。3次元シミュレーションから得られたガス降着率を用いて原始星進化の計算をおこない、第二世代の星は質量がおよそ数十倍程度になることを示した。
2 第一世代星が進化の最終段階に、重力崩壊によっておよそ100太陽質量程度のブラックホールを残す場合の宇宙論的構造形成シミュレーションを行った。ブラックホールが宇宙論的環境の中でその後どのように進化し、宇宙年齢10億年の頃までに観測から示唆されるような巨大質量ブラックホールに成長できるかを調べた。ブラックホールへのガス降着率が理論的に可能な上限に近い場合のみ、十分な質量にまで成長することができると示し、またそのような巨大ブラックホールを含む遠方のクエーサーの電波特性を議論した。

研究成果

• [雑誌論文] Modeling the Dust Properties of z=6 Quasars with ART All-Wavelength Radiative Transfer with Adaptive Refinement Tree (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Li, 他7名, 吉田直紀
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 678 ページ: 41-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Massive Primordial Stars in a Reionized gas (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀、大向一行、Lars Hernquist
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters 667 ページ: 117-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Cosmological HII/HeIII Regions and Their Impact on Second Generation Star Formation (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀, S.-P.Oh, 北山哲, L.Hernquist
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 663(未定)
• [雑誌論文] The First Generation of Stars in the LCDM Cosmology (2007)
  • 著者名/発表者名: L.Gao, 吉田直紀, T.Abel, C.Frenk, A.Jenkins, V.Springel
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (未定)
• [雑誌論文] Early Structure Formation in Quintessence Models and Its Implications for Cosmic Reionization from First Stars (2007)
  • 著者名/発表者名: U.Maio, K.Dolag, M.Meneghetti, L.Moscardini, 吉田直紀 他3名
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 373 ページ: 869-869
• [雑誌論文] Formation of Primordial Stars in a LCDM Universe (2006)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀, 大向一行, L.Hernquist, T.Abel
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 652 ページ: 6-6
• [雑誌論文] A Merger Driven Scenario for Cosmological Disk Galaxy Formation (2006)
  • 著者名/発表者名: B.Robertson, L.Hernquist, T.Matteo, J.Bullock, V.Springel, 吉田直紀
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 645 ページ: 986-986
• [雑誌論文] From the First Stars to the First Galaxies (2006)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 雑誌名: New Astronomy Reviews 50 ページ: 19-19
• [雑誌論文] Voids in a Lambda CDM universe (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Colberg, R.Sheth, A.Diaferio, G.Liang, 吉田直紀
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 360 ページ: 216-216
• [雑誌論文] The Many Lives of AGN : Cooling Flows, Black Holes and the Colors of Galaxies (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Croton 他(9名中9番目)
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 365 ページ: 11-11
• [雑誌論文] Supernova Explosions in the Early Universe : Evolution of Radiative Remnants and the Halo Destruction Efficiency (2005)
  • 著者名/発表者名: 北山哲, 吉田直紀
  • 雑誌名: Astrophysical journal 630 ページ: 675-675
• [雑誌論文] Siimulations of the Formation, Evolution and Clustering of Galaxies and Quasars (2005)
  • 著者名/発表者名: V.Springel, S.White, A.Jenkins, C.Frenk, 吉田直紀, G.Liang他11名
  • 雑誌名: Nature 435 ページ: 629-629
• [学会発表] Formation of the First Stars in the Universe (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: 10th Origin of Matter and Evolution of Galaxies
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] Star-Formation in Second Generation Proto-Galaxies (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: Star Formation Through Cosmic Time
  • 発表場所: 米国サンタバーバラ
  • 年月日: 2007-08-15
• [学会発表] Formation of Primordial Protostars in a LCDM Universe (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: First Stars III
  • 発表場所: 米国サンタフェ
  • 年月日: 2007-07-14
• [図書] 現代の天文学4 銀河(1) 銀河と宇宙の階層構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 谷口義明, 他
  • 出版者: 日本評論社
• [図書] 現代の天文学14 シミュレーション天文学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 富阪幸治, 他
  • 出版者: 日本評論社
• [備考]
  • URL: http://www.a.phys.nagoya-u.ac.jp/~nyoshida/firststar.html