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新しいN体粒子モデル構築法の開発と矮小銀河暗黒物質ハローの3次元構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K17677
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 天文学
素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関筑波大学 (2019)
東京大学 (2017-2018)

研究代表者

井上 茂樹  筑波大学, 計算科学研究センター, 研究員 (80791053)

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 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード銀河動力学 / 力学解析 / 暗黒物質 / 矮小銀河 / 粒子モデル / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / 理論天文学 / 計算物理
研究成果の概要

本研究では、現代の天文学・宇宙物理の大きな謎の一つである、矮小銀河の暗黒物質の分布形状の推定に挑戦した。数学解に基づいてきた従来の計算法とは大きく異なる、スーパーコンピュータによる数値的な新手法の開発を行った。この手法は数学的な方程式に頼らないため幾何学的な柔軟性に優れており、従来法では扱えなかった形状の暗黒物質分布をも扱うことが出来る。
結果として、手法の理論的な実行可能性を示すことができたが、現状の計算機の能力では十分な精度を得ることができないということも分かった。今後の大型計算機の発展やデータサイエンス的手法の応用などの計算高速化により将来的な目的達成を目指して研究を続けたい。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では銀河天文学、宇宙論といった分野に関連する重要な、矮小銀河の暗黒物質ハローの問題を解き明かすための新しい手法の開発を行った。既存の方法の応用ではなく、全く新しいアイデアでこれまでに知られていない方法に取り組んだという点で学術的な意義が認められると思う。また、従来の解析的手法に頼らず大型コンピュータのパワーを最大限に活用して初めて成果が得られる手法であり、国内でも開発が進められるスーパーコンピュータの新しいアプリケーションの提案であると言える。今回の研究では十分な精度を得られなかったが、必要な計算量などの見積もりには成功しており、今後の将来的な大型コンピュータ計画へ期待を引き継いだ。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] ウニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] R-process enrichment in ultrafaint dwarf galaxies2020

    • 著者名/発表者名
      Tarumi Yuta、Yoshida Naoki、Inoue Shigeki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 494 号: 1 ページ: 120-128

    • DOI

      10.1093/mnras/staa720

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spiral arm instability - III. Fragmentation of primordial protostellar discs2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue Shigeki、Yoshida Naoki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 491 号: 1 ページ: 24-28

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slz160

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spiral-arm instability - II. Magnetic destabilization2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue Shigeki、Yoshida Naoki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 485 号: 3 ページ: 3024-3041

    • DOI

      10.1093/mnras/stz584

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clumpy galaxies in cosmological simulations: the effect of ISM model2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue Shigeki、Yoshida Naoki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 488 号: 3 ページ: 4400-4412

    • DOI

      10.1093/mnras/stz2076

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of mass models on dynamical mass estimate: the case of ultradiffuse galaxy NGC 1052-DF22018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei、Inoue Shigeki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 481 号: 1 ページ: L59-L63

    • DOI

      10.1093/mnrasl/sly162

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ALMA 26 Arcmin2 Survey of GOODS-S at One Millimeter (ASAGAO): Average Morphology of High-z Dusty Star-forming Galaxies in an Exponential Disk (n~=1)2018

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto, S. et al. (Ueda, Y.)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 681 号: 1 ページ: 7-7

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aac6c4

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal Dark Halo Scaling Relation for the Dwarf Spheroidal Satellites2017

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei、Ishiyama Tomoaki、Ogiya Go、Chiba Masashi、Inoue Shigeki、Mori Masao
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 843 号: 2 ページ: 97-97

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa74d9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spiral-arm instability: giant clump formation via fragmentation of a galactic spiral arm2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue Shigeki、Yoshida Naoki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 474 号: 3 ページ: 3466-3487

    • DOI

      10.1093/mnras/stx2978

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Connecting molecules with the others in cosmological simulations2020

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会 2020年春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Secondary proto-star formation triggered by spiral-arm instability2019

    • 著者名/発表者名
      井上茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会 2019年秋季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 理論モデルを用いた分子輝線の面分光疑似観測:力学解析へのバイアス2019

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      面分光研究会2019 -新面分光装置で花開く新しいサイエンス-
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Dependence of galactic clumpiness on ISM models for high-density gas in cosmological simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Inoue
    • 学会等名
      6TH GALAXY EVOLUTION WORKSHOP @ KAVLI IPMU
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 理論モデルを用いた銀河の分子輝線疑似観測2019

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙論的シミュレーションにおける銀河形態のISMモデルに対する依存性2019

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会2019 年 春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 星形成銀河における円盤不安定性と星形成クランプの形成プロセス2018

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] M51の渦状腕に対する力学不安定解析2018

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会2018 年 秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 軸対称磁場による銀河渦状腕の不安定化とクランプ形成2018

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会2018 年 秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Spiral-arm instability: destabilization by magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      第5回 銀河進化研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Spiral-arm instability: Giant clump formation via fragmentation of a galactic spiral arm2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Inoue
    • 学会等名
      Disk Instabilities across cosmic scales
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spiral-arm instability: Giant clump formation via fragmentation of a galactic spiral arm2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Inoue
    • 学会等名
      Japan-German (JSPS-DAAD) Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 渦状腕の線形摂動理論:渦状腕分裂によるクランプ形成2017

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      第4回 銀河進化研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 渦状腕の重力不安定理論 I: 不安定性パラメータと分裂不安定条件2017

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会 2017年 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 渦状腕の重力不安定理論 II: 渦状腕分裂によるクランプ形成2017

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      日本天文学会 2017年 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 渦状腕の線形摂動理論2017

    • 著者名/発表者名
      井上 茂樹
    • 学会等名
      天の川銀河研究会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-22  

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