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超金属欠乏星の観測と大規模シミュレーションによる銀河初代星の起源の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01101
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
研究機関東北大学

研究代表者

千葉 柾司  東北大学, 理学研究科, 教授 (50217246)

研究分担者 須佐 元  甲南大学, 理工学部, 教授 (00323262)
小宮山 裕  国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20370108)
石山 智明  千葉大学, 統合情報センター, 准教授 (90616426)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2018年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2017年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
キーワード金属欠乏星 / 初代星 / 超金属欠乏星 / 銀河の形成と進化
研究成果の概要

宇宙で最初に生まれた星はどのように形成されたのか、それらは現在銀河系のどこにどれだけ残存しているのか。本研究は、この初代星の探査と理論解析を実行し、宇宙初期の星形成史と銀河形成史を解明する研究を行った。初代星としての超金属欠乏星候補を、すばる望遠鏡超広視野カメラHSCにて探査するために、特別に設計された狭帯域フィルターを製作した。また、初代星の形成過程に関する宇宙論的シミュレーションを実施し、現在生き残っている初代星の割合に関する理論的枠組みを構築することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙の歴史において最初に生まれた星、いわゆる初代星は、宇宙初期のいつ頃どのようにして形成されたのか、そして初代星を含む銀河の形成はどのように進んだのであろうか、という問題は、天文学の分野における重要な課題である。本研究では、これらの理解を目標として、現在銀河系に生き残っている初代星探査のための理論研究の推進と実際の探査観測のための枠組みを構築することができた。宇宙初期における星の形成過程は、人類の存在に結び付く根源的な課題であり、この理解に対して重要な枠組みを構築できた意義がある。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 12件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] プリンストン大学/ジョンズ・ホプキンス大学/カリフォルニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] プリンストン大学/スペーステレスコープ研究所/カリフォルニア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ソウル大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] スペーステレスコープ研究所/カリフォルニア大学/カリフォルニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] The Nature of the Milky Way’s Stellar Halo Revealed by the Three Integrals of Motion2021

    • 著者名/発表者名
      Carollo Daniela、Chiba Masashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 号: 2 ページ: 191-219

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd7a4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ionization degree and magnetic diffusivity in star-forming clouds with different metallicities2021

    • 著者名/発表者名
      Nakauchi Daisuke、Omukai Kazuyuki、Susa Hajime
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 502 号: 3 ページ: 3394-3416

    • DOI

      10.1093/mnras/stab248

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proper motion measurements for stars up to 100 kpc with Subaru HSC and SDSS Stripe 822020

    • 著者名/発表者名
      Qiu Tian、Wang Wenting、Takada Masahiro、Yasuda Naoki、Ivezic Zeljko、Lupton Robert H、Chiba Masashi、Ishigaki Miho、Komiyama Yutaka
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 501 号: 4 ページ: 5149-5175

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3975

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term Orbital Evolution of Galactic Satellites and the Effects on Their Star Formation Histories2020

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi Takahiro、Chiba Masashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 905 号: 2 ページ: 109-119

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abc486

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Diversity of Dark Matter Density Profiles in the Galactic Dwarf Spheroidal Satellites2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei、Chiba Masashi、Ishiyama Tomoaki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 904 号: 1 ページ: 45-63

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abbe0a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The impact of filamentary accretion of subhaloes on the shape and orientation of haloes2020

    • 著者名/発表者名
      Morinaga Yu、Ishiyama Tomoaki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 495 号: 1 ページ: 502-509

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1180

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremely Metal-poor Representatives Explored by the Subaru Survey (EMPRESS). I. A Successful Machine-learning Selection of Metal-poor Galaxies and the Discovery of a Galaxy with M* < 10^6 Msun and 0.016 Zsun2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takashi、Ouchi Masami、Rauch Michael、Ono Yoshiaki、Nakajima Kimihiko、Isobe Yuki、Fujimoto Seiji、Harikane Yuichi、Hashimoto Takuya、Hayashi Masao、他10名、Yabe Kiyoto
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 号: 2 ページ: 142-142

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba047

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The abundance and structure of subhaloes near the free streaming scale and their impact on indirect dark matter searches2020

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Tomoaki、Ando Shin’ichiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 492 号: 3 ページ: 3662-3671

    • DOI

      10.1093/mnras/staa069

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Botes. IV. A new Milky Way satellite discovered in the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey and implications for the missing satellite problem2019

    • 著者名/発表者名
      Homma Daisuke、Chiba Masashi、Komiyama Yutaka、Tanaka Masayuki、Okamoto Sakurako、Tanaka Mikito、Ishigaki Miho N、Hayashi Kohei、Arimoto Nobuo、Carlsten Scott G、Lupton Robert H、Strauss Michael A、Miyazaki Satoshi、Torrealba Gabriel、Wang Shiang-Yu、Murayama Hitoshi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 71 号: 5 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1093/pasj/psz076

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The stellar halo of the Milky Way traced by blue horizontal-branch stars in the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Tetsuya、Chiba Masashi、Tanaka Mikito、Hayashi Kohei、Homma Daisuke、Okamoto Sakurako、Komiyama Yutaka、Tanaka Masayuki、Arimoto Nobuo、Matsuno Tadafumi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 71 号: 4 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1093/pasj/psz052

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Subaru Hyper Suprime-Cam Survey for the Local Group Dwarf Galaxies: Ursa Minor2019

    • 著者名/発表者名
      Komiyama, Y.
    • 雑誌名

      IAU Symposium Proceedings

      巻: 344 号: S344 ページ: 94-95

    • DOI

      10.1017/s1743921318006518

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Merge or Survive: Number of Population III Stars per Minihalo2019

    • 著者名/発表者名
      Susa Hajime
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 877 号: 2 ページ: 99-99

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab1b6f

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of the Milky Way stellar halo out to its outer boundary with blue horizontal-branch stars2018

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Tetsuya、Chiba Masashi、Homma Daisuke、Okamoto Sakurako、Komiyama Yutaka、Tanaka Masayuki、Tanaka Mikito、Arimoto Nobuo、Matsuno Tadafumi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 号: 4 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1093/pasj/psy060

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metallicity Distribution of Disk Stars and the Formation History of the Milky Way2018

    • 著者名/発表者名
      Toyouchi, D., Chiba, M.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 855 号: 2 ページ: 104-124

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aab044

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Missing Satellite Problem Outside of the Local Group. I. Pilot Observation2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Masayuki、Chiba Masashi、Hayashi Kohei、Komiyama Yutaka、Okamoto Takashi、Cooper Andrew P.、Okamoto Sakurako、Spitler Lee
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 865 号: 2 ページ: 125-125

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aad9fe

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stellar Stream and Halo Structure in the Andromeda Galaxy from a Subaru/Hyper Suprime-Cam Survey2018

    • 著者名/発表者名
      Komiyama, Yutaka; Chiba, Masashi; Tanaka, Mikito; Tanaka, Masayuki; Kirihara, Takanobu; Miki, Yohei; Mori, Masao; Lupton, Robert H.; Guhathakurta, Puragra; Kalirai, Jason S.; Gilbert, Karoline; Kirby, Evan; Lee, Myun Gyoon; Jang, In Sung; Sharma, Sanjib; Hayashi, Kohei
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 853 号: 1 ページ: 29-51

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaa129

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metal-poor star formation triggered by the feedback effects from Pop III stars2018

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Gen、Susa Hajime、Hirano Shingo
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 475 号: 4 ページ: 4378-4395

    • DOI

      10.1093/mnras/sty040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modeling evolution of dark matter substructure and annihilation boost2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshima Nagisa、Ando Shin’ichiro、Ishiyama Tomoaki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 号: 12 ページ: 123002-123002

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.123002

    • NAID

      130007734958

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Global Properties of M31’s Stellar Halo from the SPLASH Survey. III. Measuring the Stellar Velocity Dispersion Profile2018

    • 著者名/発表者名
      Gilbert, K. M. et al. (including Chiba, M.)
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 852 号: 2 ページ: 128-148

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa9f26

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Blocking Metal Accretion onto Population III Stars by Stellar Wind2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Shuta J.、Chiaki Gen、Tominaga Nozomu、Susa Hajime
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 844 号: 2 ページ: 137-137

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa7e2c

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imprints of the super-Eddington accretion on the quasar clustering2017

    • 著者名/発表者名
      T.Oogi, M.Enoki,T.Ishiyama, M.Kobayashi, R.Makiya, M.Nagashima, T.Okamoto, H.Shirakata
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 471 号: 1 ページ: L21-L25

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slx102

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Gaia データに基づく天の川銀河ハローの広域構造の構築2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤元太, 千葉柾司
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 銀河系矮小銀河ダークマター密度分布の多様性2021

    • 著者名/発表者名
      林航平, 千葉柾司, 石山智明
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 銀河形成シミュレーションで探る rプロセス元素に富んだ星の動力学的性質2021

    • 著者名/発表者名
      平居悠, 青木和光, Timothy C. Beers, 千葉柾司, 斎藤貴之, 岡本崇, 牧野淳一郎
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 星同士の詳細な合体条件の探求2021

    • 著者名/発表者名
      桐原崇亘, 須佐元, 谷川衝
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ダークマターと宇宙の構造形成進化2021

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      2020年度第2回計算科学フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Number of population III stars per minihalo2020

    • 著者名/発表者名
      須佐 元
    • 学会等名
      irst Stars VI 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] New Insights into the Stellar and Dark Halos in the Milky Way and Andromeda as Revealed from Subaru2019

    • 著者名/発表者名
      千葉柾司
    • 学会等名
      すばる20周年国際研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New structures of the Milky Way stellar and dark halos revealed from the Subaru/Hyper Suprime-Cam survey2019

    • 著者名/発表者名
      千葉柾司
    • 学会等名
      国際天文学連合会議(IAU 353)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 矮小不規則銀河NGC 6822の外縁部に分布する淡い水素輝線放射領域の発見2019

    • 著者名/発表者名
      小宮山裕
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大規模天体サーベイ観測に向けた模擬カタログの構築と公開2019

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fragmentation of the accretion disk around Pop III stars2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Susa
    • 学会等名
      Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, 2nd Anual Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PFS Galactic Archaeology2018

    • 著者名/発表者名
      Masashi Chiba
    • 学会等名
      PFS国際共同研究会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise Color-Magnitude Diagrams for the Local Group Galaxies from Subaru Hyper Suprime-Cam2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Komiyama
    • 学会等名
      The 21st Century H-R Diagram:The Power of Precision Photometry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Where are the low mass Pop III stars?2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Ishiyama
    • 学会等名
      The life and times of the Milky Way
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observability of low mass Pop III survivors in the Milky Way and dwarf galaxies2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Ishiyama
    • 学会等名
      Stellar Archaeology as a Time Machine to the First Stars
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] すばるPFSが拓く近傍宇宙論と銀河暗黒物質の正体の解明2018

    • 著者名/発表者名
      千葉柾司
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Present status of the formation theory of First stars2018

    • 著者名/発表者名
      須佐 元
    • 学会等名
      初代星初代銀河形成研究会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hyper Suprime-Camで探るアンドロメダ銀河の恒星ストリームとハロー構造2018

    • 著者名/発表者名
      小宮山裕
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] PFSによる銀河系内に生き残った初代星の探査2018

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] PFS Galactic Archaeology2017

    • 著者名/発表者名
      千葉柾司
    • 学会等名
      PFS国際共同研究会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stellar wind prevents the ISM gas from accreting onto the Pop III stars2017

    • 著者名/発表者名
      須佐 元
    • 学会等名
      Francesco's Legacy - Star Formation in Space and Time 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 銀河の中に生き残った初代星の分布2017

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      天体形成論 過去・現在・未来
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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