| 研究課題/領域番号 |
21K03633
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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 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
馬場 淳一 国立天文台, JASMINEプロジェクト, 特任助教 (90569914)
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| 研究分担者 |
斎藤 貴之 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40399291)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 天の川銀河 / 太陽系 / 銀河動力学 / 位置天文学 / 数値シミュレーション / 銀河系中心 / シミュレーション / 銀河力学 / 化学進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、天の川銀河の形成進化過程において注目されているのが「棒状構造（バー）の形成進化過程」である。最新観測から「現在」のバーの動力学性質は明らかになりつつあるものの、バーがいつ形成され、どのように進化してきたのかは未だに 明らかになっていない。これらを明らかにするには、バー形成進化の「動力学的履歴」が、 天の川銀河にどのように記録されているのかを理論的に調べる必要がある。本研究では、バーの形成進化の素過程に関する独自の数値シミュレーションにより、バーの「形成時期」や「減速率」の情報が、星の位相空間分布や星形成史/化学進化史にどのように刻まれるのかを明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究計画は、天の川銀河(銀河系)の数値シミュレーションと、位置天文観測衛星 Gaiaなどの最新観測データを用いて、太陽系や星の軌道移動過程を駆動する天の川銀河の棒状構造の動力学的性質や形成進化過程を明らかにすることが目的である。本年度は以下のような研究成果を得た。
(1) ASURAコードを用いた天の川銀河のN体/SPHシミュレーションを行い、その結果を解析することで、棒状構造の形成後、座屈不安定を経ることなく、鉛直軌道 共鳴によりボックス型 (BPXバルジ) の3D構造へと力学進化することを明らかにした (Baba, Kawata & Schoenrich 2022)。
(2) シミュレーション結果を可視化し、国立天文台/CfCAからプレスリリースした（2022/9/9)
(3) 共同研究によりBaba et al. 2022のデータを活用し、Gaia+APOGEEの銀河円盤星の年齢-重元素量の解釈を進め、GSE合体と厚い円盤形成に関するシナリオを提案した (Cuica et al. 2023 出版済み)
(4) 棒状構造の減速史の観測的痕跡を明らかにするため、減速する棒状構造の重力場における流体シミュレーションを実行した。棒状構造の減速は回転角速度の振動に伴い、中心領域や棒状構造の端におけるガスの圧縮過程が変化し、星形成率が変動するというプレリミナリーな結果を得た。
(5) 棒状構造形成に伴う中心領域へのガス降着率の変化、星形成活動の変化をみるために、成長する棒状構造重力場における高分解能流体シミュレーションを行った。その結果、棒状構造形成時にもっともガスが降着し、爆発的星形成や星団形成が起こるとともに、中心の巨大ブラックホール周辺までガスが降着するというプレリミナリーな結果を得た。
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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
本研究課題の前半の計画である、棒状構造の形成時期に関する観測的痕跡の理論予測に関する論文を出版することができた。また、その結果を研究機関からプレスリリースを行い、広く一般向けに発信することにも貢献した。現在は後半の研究計画である、棒状構造の減速史に観測的痕跡の理論予測に向けて、準備計算を行い、プレリミナリーな結果を得た段階にある。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の減速する棒状構造のシミュレーション結果の本計算を行い、結果の解析・整理を行う。現段階ですでにプレリミナリーな結果は得ているが、来年度は、本計算として高分解能化やモデルパラメータを変えた計算を複数行う。これにより、以下に取り組む。
(1) 銀河系中心へのガス降着率、星形成率の時間変化を解析し、銀河系中心の観測計画に対して理論モデルに基づき指針を与える。
(2) 銀河円盤部において棒状構造により駆動される渦状腕構造での星形成活動や周辺の星の運動状態を解析し、Gaiaなどの観測データとの比較を行う。
これらにより、棒状構造の減速などの動力学進化の観測的痕跡を明らかにする。
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