近傍銀河の大規模分子ガス撮像サーベイから探る、棒渦巻銀河における星形成の多様性

• 研究課題/領域番号: 17K14251
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 村岡 和幸 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40571287)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 渦巻銀河 / 星形成 / 分子ガス / 近傍銀河 / 電波天文学 / 星間物質 / 銀河

研究成果の概要

本研究において私は、野辺山45m電波望遠鏡を用いて、100個以上もの近傍銀河に対して分子ガスのマップを取得し、渦巻銀河における分子ガスと星形成の関係を詳細に調べた。80個の銀河を平均すると、星形成効率は銀河半径に対してほぼ一定であったが、分子ガス速度分散が大きいほど（つまり、分子雲同士が衝突する相対速度が大きいほど）星形成効率が小さくなるという大局的な傾向を初めて観測的に見出した。また、星質量面密度が大きいほど分子ガス速度分散が大きくなることも同時に明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

銀河において、星の「生まれやすさ」（すなわち星形成効率）はどんな環境・条件に左右されるのか？という現代天文学の問題は、長らく未解決であった。本研究では、分子ガスの塊である分子雲の衝突という観点で星形成効率がどう変わるかを調べ、その衝突速度が速いほど星が生まれにくくなることを明らかにした。これにより、銀河が進化する最も基本的なプロセスとしての星形成の研究に新たな進展をもたらした。このように星形成と銀河進化を詳しく調べることは、人類が今見ている宇宙がどのように形作られてきたのか、という根源的な問いに答える一歩を示すという意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). III. Dynamical effect on molecular gas density and star formation in the barred spiral galaxy NGC 4303 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajima, Y.; Sorai, K.; Kuno, N.; Muraoka, K.; Miyamoto, Y.; Kaneko, H.; Nakanishi, H.; Nakai, N.; Tanaka, T.; Sato, Y.; Salak, D.; Morokuma-Matsui, K.; Matsumoto, N.; Pan, H-A; Noma, Y.; Takeuchi, T. T.; Yoda, M.; Kuroda, M.; Yasuda, A.; Oi, N.; Shibata, S.; Seta, M.; Watanabe, Y.; Kita, S.; Komatsuzaki, R. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: Supplement_1 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psz022
  • NAID: 120007097364
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO multi-line imaging of nearby galaxies (COMING). IV. Overview of the project (2019)
  • 著者名/発表者名: Sorai Kazuo, Kuno Nario, Muraoka Kazuyuki, Miyamoto Yusuke, Kaneko Hiroyuki, Nakanishi Hiroyuki, 他33名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1093/pasj/psz115
  • NAID: 120006937034
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). VI. Radial variations in star formation efficiency (2019)
  • 著者名/発表者名: Muraoka Kazuyuki、Sorai Kazuo、Miyamoto Yusuke、Yoda Moe、Morokuma-Matsui Kana、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 15-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psz015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). VII. Fourier decomposition of molecular gas velocity fields and bar pattern speed (2019)
  • 著者名/発表者名: Salak, D.; Noma, Y.; Sorai, K.; Miyamoto, Y.; Kuno, N.; Pettitt, A. R.; Kaneko, H.; Tanaka, T.; Yasuda, A.; Kita, S.; Yajima, Y.; Shibata, S.; Nakai, N.; Seta, M.; Muraoka, K.; Kuroda, M.; Nakanishi, H.; Takeuchi, T. T.; Yoda, M.; Morokuma-Matsui, K.; Watanabe, Y.; Matsumoto, N.; Oi, N.; Pan, H-A. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: Supplement_1 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psz004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA 12CO(J=1-0) imaging of the nearby galaxy M 83: Variations in the efficiency of star formation in giant molecular clouds (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirota, Akihiko; Egusa, Fumi; Baba, Junichi; Kuno, Nario; Muraoka, Kazuyuki; Tosaki, Tomoka; Miura, Rie; Nakanishi, Hiroyuki; Kawabe, Ryohei
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 4
  • DOI: 10.1093/pasj/psy071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). II. Transitions between atomic and molecular gas, diffuse and dense gas, gas and stars in the dwarf galaxy NGC 2976 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama Takuya、Kuno Nario、Sorai Kazuo、Kaneko Hiroyuki、Miyamoto Yusuke、Muraoka Kazuyuki、Takeda Miho、Yanagitani Kazuki、Kishida Nozomi、Umei Michiko、Tanaka Takahiro、Tomiyasu Yuto、Nakanishi Hiroyuki、Saita Chey、Ueno Saeko、Salak Dragan、Matsumoto Naoko、Morokuma-Matsui Kana、Pan Hsi-An、Nakai Naomasa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 4
  • DOI: 10.1093/pasj/psx044
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING (28) : 空間分解した星質量－星形成率関係から見る銀河内部での星形成活動と分子ガスの割合 (2020)
  • 著者名/発表者名: 梶川明祐実, 徂徠和夫, 諸隈佳菜, 竹内努, 矢島義之, 久野成夫, 村岡和幸, 宮本 祐介, 金子紘之,Dragan Salak, 田中隆広, 保田敦司, 大森清顕,Suchetha Cooray, 北條妙, 施文
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING (26): CO(J=2-1)/CO(J=1-0) 輝線強度比と銀河の星形成活動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 矢島義之 , 徂徠和夫 , 宮本祐介 , 村岡和幸 , 久野成夫
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(27)：銀河環境間の分子ガス、星質量中心集中度の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子紘之, 宮本祐介, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕, 久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 諸隈佳菜, 竹内努, 村岡和幸, 中井直正, Dragan Salak, 瀬田益道, 中西裕之, Pan Hsi-An
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(22)：Dust-to-Gas ratio を用いた近傍銀河における CO-H2 質量変換係数 αCO の導出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 保田敦司, 久野成夫, 田中隆広, 渡邉祥正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 宮本祐介, 金子紘之, Daniel Espada, 村岡和幸, 黒田麻友, 依田萌, 竹内努, 諸隈佳菜, 小林将人, 中西裕之, 他 COMING
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(23)：銀河間重力相互作用下における分子ガス中心集中度 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦飛未来、小野寺幸子、金子紘之、徂徠和夫、久野成夫、宮本祐介、Daniel Espada、村岡和幸、Pan Hsi-An、他 COMING チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(24)：CO(J=2-1)/CO(J=1-0) 比の 変動が銀河内の分子ガス質量, 並びに Kennicutt-Schmidt 関係へ及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 矢島義之, 徂徠和夫, 宮本祐介, 久野成夫, 村岡和幸, 小松崎龍聖
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(25)：エッジオン銀河における CO 輝線比 (2019)
  • 著者名/発表者名: 喜多将一朗, 久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 小松崎龍聖, 渡邉祥正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕, 宮本祐介, 金子紘之, 依田萌, 竹内努, 村岡和幸, 黒田麻友, 諸隈佳菜, 小林将人, Dragan SALAK, 野間勇斗, 瀬田益道, 中井直正, 中西裕之, 他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] ALMA による NGC253 円盤領域の 12CO, 13CO 輝線観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小西諒太朗, 原田遼平, 村岡和幸, 大西利和, 徳田一起
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 棒渦巻銀河 NGC253 における炭素同位体比 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小西諒太朗, 村岡和幸, 大西利和, 原田遼平, 杉内拓, 後藤健太, 徳田一起
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(19)：銀河中の星形成効率の動径分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村岡和幸, 黒田麻友, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕,久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 喜多将一朗, 小松崎龍聖, 渡邉祥正, 宮本祐介, 金子紘之, 依田萌, 竹内努, 諸隈佳菜, 小林将人, Dragan SALAK, 野間勇斗, 瀬田益道, 中井直正, 中西裕之, 他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(20)：CO 分子ガス速度場のフーリエ解析から求める銀河の基本量と棒状構造の角速度 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野間勇斗, Salak Dragan, 瀬田益道, 中井直正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 梶川明祐実, 八嶋裕, 宮本祐介, 金子紘之, 久野成夫, 渡邉祥正, 田中隆広, 保田敦司, 喜多将一朗, 小松崎龍聖, 竹内努, 依田萌, 村岡和幸, 黒田麻友, 中西裕之, 大井渚, 諸隈佳菜, 松本尚子, PAN Hsi-An, 他 COMING
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(21)：CO 3 輝線で探る棒渦巻銀河における分子ガスの物理状態と星形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢島義之, 徂徠和夫, 久野成夫, 村岡和幸, 竹内努, 宮本祐介, 金子紘之, 渡邉 祥正, 小林将人, 田中隆広, 黒田麻友, 保田敦司, 依田萌, 柴田修吾, 他COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] 近傍渦巻銀河 M 83 の渦巻腕における巨大分子雲の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉内拓, 村岡和幸, 原田遼平, 小西諒太朗, 後藤健太, 大西利和, 徳田一起, 濤崎智佳, 馬場淳一, 廣田晶彦, 江草芙実, 中西康一郎, 河野孝太郎, 久野成夫
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(18)：近傍銀河の 12CO(J=1-0)/13CO(J=1-0) 比に関する統計的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑哉, 久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 中井直正, 渡邉祥正, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 金子紘之, 宮本祐介, 村岡和幸, 黒田麻友, 竹内努, 依田萌, Dragan SALAK, 野間勇斗, 中西裕之, 上野紗英子,他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(13)：棒渦巻銀河 NGC 4303における分子ガスの物理状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢島義之, 徂徠和夫, 久野成夫, 村岡和幸, 宮本祐介, 金子紘之, 田中隆広, 柳谷和希, 佐藤佑哉, 他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(14)：近傍棒渦巻銀河の円盤領域における分子ガス速度分散と星形成効率の関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 黒田麻友, 村岡和幸, 徂徠和夫, 矢島義之, 柴田修吾, 中井直正, 久野成夫, 渡邉祥正, 田中隆広, 佐藤佑哉, 保田敦司, 諸隈佳菜, 宮本祐介, 金子紘之, 竹内努, 依田萌, Dragan Salak, 野間勇斗, 松本尚子, 中西裕之, 上野紗英子, Pan Hsi-An, 他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] NRO レガシープロジェクト COMING(15)：12CO(1-0) と 13CO(1-0) を用いた星形成則の比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑哉, 久野成夫, 田中隆広, 保田敦司, 中井直正, 徂徠和夫, 矢島義之, 金子紘之, 宮本祐介, 村岡和幸, 黒田麻友, 依田萌, Dragan SALAK, 上野紗英子,他 COMING メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [備考] 世界最大級の電波写真集が描き出す銀河における星の誕生過程
  • URL: http://www.nro.nao.ac.jp/news/2017/0911-sorai.html#sfp