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銀河団形成領域の高分解能計算と広視野・高分解能観測で解き明かす銀河と銀河団の進化

研究課題

研究課題/領域番号 19H01931
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

岡本 崇  北海道大学, 理学研究院, 教授 (50541893)

研究分担者 諸隈 佳菜  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員 (70649467)
児玉 忠恭  東北大学, 理学研究科, 教授 (80343101)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワード銀河形成 / 銀河団 / 環境効果 / 数値シミュレーション / 星間物質 / 星形成 / 超新星爆発 / シミュレーション / 超大質量ブラックホール / 銀河中心核 / AGNフィードバック
研究開始時の研究の概要

銀河の形成と進化には,銀河内部での星形成や超新星爆発,銀河中心超大質量ブラックホールへの質量供給および,それに伴う活動銀河核からのエネルギー放出等の「内部因子」と,他の銀河や銀河団との相互作用による「環境効果」が複雑に絡み合っている.本研究では,銀河団形成領域を選んで世界に類をみない高分解能の銀河形成シミュレーションを行うことにより,この「内部因子」と「環境因子」それぞれの役割とその相互作用を明らかにする.すばる望遠鏡及びALMAによる高品質な観測データとシミュレーション結果を直接比較することにより,シミュレーションによって得られた銀河形成の描像を実証的に検証する.

研究成果の概要

銀河形成において本質的に重要な役割を果たす超新星爆発の影響と超大質量ブラックホールをエンジンとする活動銀河核によるフィードバックの効果をシミュレーションに取り入れるためのモデル化を行い、実装し、シミュレーションを実行した。さらに、機械学習を用いて、観測される銀河の分布からその銀河がダークマターのどのような構造の中に存在するのか調べる方法を開発した。
また、ALMA 望遠鏡を用いた銀河団銀河の分子ガスの観測を行い、銀河団銀河が星形成を止める物理過程として、銀河団ガスからのラム圧による星形成ガスの剥ぎ取りが主要な役割を果たすことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

銀河は活発な星形成活動を行う「星形成銀河」とほとんど星形成活動を示さない「静的な銀河」の2つに大きく分けられる。星形成銀河がどのようにして静的な銀河へと進化していくのかは現代天文学の大きな謎とされている。星形成は超新星爆発や活動銀河核からのエネルギー放出などの内部的な要因と銀河団ガスからラム圧によるガスの剥ぎ取りのような環境効果によって抑制される。本研究成果の意義は、この内部的な要因をシミュレーションに取り入れることにより環境効果の理論研究を可能にするとともに、どのような環境効果が早期型銀河の形成にもっとも重要かを観測的に明らかにしたことである。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 8件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Leiden Observatory/ASTRON/University of Amsterdam(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Liverpool John Moores University(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] JINA-CEE/University of Notre Dame(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Western Australia/Western Sydney University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Peking University(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] California State University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Updated Measurements of [O iii] 88 μm, [C ii] 158 μm, and Dust Continuum Emission from a z = 7.2 Galaxy2023

    • 著者名/発表者名
      Ren Yi W.、Fudamoto Yoshinobu、Inoue Akio K.、Sugahara Yuma、Tokuoka Tsuyoshi、Tamura Yoichi、Matsuo Hiroshi、Kohno Kotaro、Umehata Hideki、Hashimoto Takuya、Bouwens Rychard J.、Smit Renske、Kashikawa Nobunari、Okamoto Takashi、Shibuya Takatoshi、Shimizu Ikkoh
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 945 号: 1 ページ: 69-69

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acb8ab

    • 関連する報告書
      2021 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] Origin of highly r-process-enhanced stars in a cosmological zoom-in simulation of a Milky Way-like galaxy2022

    • 著者名/発表者名
      Hirai Yutaka、Beers Timothy C、Chiba Masashi、Aoki Wako、Shank Derek、Saitoh Takayuki R、Okamoto Takashi、Makino Junichiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 517 号: 4 ページ: 4856-4874

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2489

    • 関連する報告書
      2021 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] CO(J = 1-0) Mapping Survey of 64 Galaxies in the Fornax Cluster with the ALMA Morita Array2022

    • 著者名/発表者名
      Morokuma-Matsui Kana、Bekki Kenji、Wang Jing、Serra Paolo、Koyama Yusei、Morokuma Tomoki、他15名
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 263 号: 2 ページ: 40-40

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac983b

    • 関連する報告書
      2021 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] Modelling self-interacting dark matter substructures - I. Calibration with <i>N</i>-body simulations of a Milky-Way-sized halo and its satellite2022

    • 著者名/発表者名
      Shirasaki Masato、Okamoto Takashi、Ando Shin’ichiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 516 号: 3 ページ: 4594-4611

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2539

    • 関連する報告書
      2021 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] Classification of cosmic structures for galaxies with deep learning: connecting cosmological simulations with observations2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Shigeki、Si Xiaotian、Okamoto Takashi、Nishigaki Moka
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 515 号: 3 ページ: 4065-4081

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2055

    • 関連する報告書
      2021 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 Missing Satellite Problem outside of the Local Group. II. Statistical Properties of Satellites of Milky Way-like Galaxies2022

    • 著者名/発表者名
      Nashimoto Masashi、Tanaka Masayuki、Chiba Masashi、Hayashi Kohei、Komiyama Yutaka、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 936 号: 1 ページ: 38-38

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac83a4

    • 関連する報告書
      2021 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] Differences in star formation activity between tidally triggered and isolated bars: a case study of NGC?4303 and NGC?36272021

    • 著者名/発表者名
      Iles Elizabeth J、Pettitt Alex R、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 510 号: 3 ページ: 3899-3916

    • DOI

      10.1093/mnras/stab3330

    • 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] Testing the effect of resolution on gravitational fragmentation with Lagrangian hydrodynamic schemes2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yasuyoshi、Okamoto Takashi、Saitoh Takayuki R
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 504 号: 3 ページ: 3986-3995

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1095

    • NAID

      120007116478

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Phase-space View of Cold-gas Properties of Virgo Cluster Galaxies: Multiple Quenching Processes at Work?2021

    • 著者名/発表者名
      Morokuma-Matsui Kana、Kodama Tadayuki、Morokuma Tomoki、Nakanishi Kouichiro、Koyama Yusei、Yamashita Takuji、Koyama Shuhei、Okamoto Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 914 号: 2 ページ: 145-145

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abedb6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ALMA uncovers the [C ii] emission and warm dust continuum in a z?= 8.31 Lyman break galaxy2020

    • 著者名/発表者名
      Bakx Tom J L C and Okamoto Takashi et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 493 号: 3 ページ: 4294-4307

    • DOI

      10.1093/mnras/staa509

    • NAID

      120006872433

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] SMBH質量ーバルジ質量関係の赤方偏移進化2023

    • 著者名/発表者名
      清水達生、大木平、岡本崇、長島雅裕、榎基宏
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 厳密なエネルギーの制限を課した超新星フィードバックの実装とその効果2022

    • 著者名/発表者名
      岡本崇
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 分子雲衝突による星形成と銀河シミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      堀江秀、岡本崇、羽部朝男
    • 学会等名
      日本天文学会 2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 分子雲衝突による星形成と銀河シミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      堀江秀、岡本崇
    • 学会等名
      日本天文学会 2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structure of subhalos around Milky Way-mass galaxies in CDM and SIDM universe2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 崇
    • 学会等名
      Cosmic acceleration
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 銀河と銀河中心ブラックホールの進化における AGN フィードバックの役割2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 崇
    • 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] 衛星銀河ハローのダークマターによる構造の違いと銀河形成過程による影響2019

    • 著者名/発表者名
      岡本 崇
    • 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

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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