| 研究課題/領域番号 |
21K03621
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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| 研究機関 | 旭川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
松井 秀徳 旭川工業高等専門学校, 人文理数総合科, 准教授 (90634428)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 銀河形成 / 銀河合体 / 星団形成 / 活動銀河核 / 棒渦巻銀河 / 数値シミュレーション / 天の川銀河 / 星団 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、衛星銀河の衝突が天の川銀河の進化に与える影響を理論的に解明することにある。具体的には、1) 衛星銀河の衝突が「厚い円盤」「薄い円盤」形成に与える影響、2) 衛星銀河衝突による星団形成と星団の性質、を明らかにする。その目的を達成するため、シミュレーションコードASURAを用いて、衛星銀河の天の川銀河への衝突の高分解能シミュレーションをおこなう。そして、衛星銀河の衝突が引き起こす星の移動や爆発的星形成が星の金属組成に与える影響、衝突時に形成された星団を解析することで、星の金属組成「厚い円盤」「薄い円盤」の形成メカニズム、複数の世代の星で構成される星団の形成メカニズムを解明する。
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| 研究実績の概要 |
(1) 棒渦巻銀河ポテンシャル中のガスの運動をシミュレーションした。その結果、従来のシミュレーションと同様に、銀河中心から1 kpc以内の領域に、x2リングが形成された。x2リングは、重力不安定によってcloud状となり、cloud同士の衝突または超新星爆発による影響によって、角運動量を失った一部のcloudがx2軌道から逸れることが明らかになった。軌道から逸れたcloudはx2軌道を回転するcloudと衝突を起こすことで、さらに角運動量を失い、最終的には銀河中心に落ちることが明らかになった。
(2) 矮小銀河の衝突合体シミュレーションをおこない、その過程で形成された星団の特性について解析をおこなった。その結果、矮小銀河合体過程において形成した一部の星団は、構成する星に[Fe/H]のバリエーションが現れることが明らかになった。その形成メカニズムは以下である。1.矮小銀河衝突過程において圧縮されたガスから星団が形成される、2.その星団中の星がII型超新星爆発によって周囲のガスを金属汚染する、3.その金属汚染されたガスが星団に落ちることで、[Fe/H]の大きい第二世代の星が形成される。また、矮小銀河衝突過程に形成された星団は、銀河中心で形成されるため、力学的摩擦によって銀河中心に落ちていき、銀河中心にて星団同士の合体が起き、nuclear star clusterが形成されることが明らかになった。nuclear star clusterは様々な世代で形成した星団同士の合体で形成されるため、[Fe/H]のバリエーションを持つことが明らかになった。この星団同士の合体の時、重力ポテンシャルの浅い星団は潮汐力によって破壊され、深い星団は破壊されることなく合体できることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
矮小銀河衝突シミュレーションにおいて１つの衝突パラメータの結果を示したこと、また今現在、様々な衝突パラメータを用いたシミュレーションを進行中であり、それらのいくつかはシミュレーションを終えていることから、おおむね順調であると判断するに至った。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで孤立系での銀河進化すなわち棒渦巻銀河における銀河進化を明らかにしてきた。そして、次のステップとして矮小銀河の衝突合体について明らかにしようとしている。矮小銀河合体のシミュレーションをおこない、１つの衝突パラメータでの結果から、星団を構成する星の[Fe/H]のバリエーションの起源としてself enrichmentによる可能性を示した。また、星団が力学的摩擦によって銀河中心に落ち、星団同士の合体が起こる。これらの合体によって、nuclear star clusterが形成されることを明らかにした。
しかしながら、上記のシミュレーションでは１つの衝突パラメータしか用いておらず、銀河の質量比、銀河円盤の軌道面に対する角度、２つの銀河の近点距離を変えた、様々なパラメータを用いてシミュレーションをし、それらが結果に与える影響を調べる必要がある。そこで、これらを衝突パラメータとしたシミュレーションをおこなっていく。また、天の川銀河で観測されているオメガ星団の形成過程として、矮小星団のnuclear star clusterが起源となっている可能性が指摘されている。そのため、本研究によって形成したnuclear star clusterの星団の性質（金属量や星の世代の数など）を明らかにし、オメガ星団の観測結果と比較することで、その形成過程について明らかにしていく。
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