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銀河中心考古学:天の川銀河の棒状構造はいつ形成され、どのように進化してきたのか?

研究課題

研究課題/領域番号 21K03633
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関鹿児島大学 (2023)
国立天文台 (2021-2022)

研究代表者

馬場 淳一  鹿児島大学, 理工学研究科, 特任准教授 (90569914)

研究分担者 斎藤 貴之  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40399291)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
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)
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
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。

研究実績の概要

本研究は、天の川銀河の棒状構造(バー)がいつ形成され、どのように進化してきたのかを明らかにするため、バー形成時期と減速史が天の川銀河にどのように記録されているのかを、天の川銀河の化学動力学数値シミュレーションを用いて明らかにすることが目的である。

(1) 本研究計画で継続的に開発をすすめている化学進化ライブラリを活用し、天の川銀河の化学進化モデルを構築し、太陽系誕生半径に関する論文 (Baba, Saitoh & Tsujimoto 2023) を出版した。研究成果は、鹿児島大学・神戸大学よりプレスリリースを行い、複数のメディアにも取り上げられた。
(2) 2022年度、出版した論文のシミュレーションデータ (Baba et al. 2022) を有効活用し、Gaiaデータなどの観測データとの比較に基づく天の川銀河構造に関する共著論文が出版・投稿 (Almannaei et al. 2024; Funakoshi et al 投稿中) した。
(3) 銀河中心の二重棒状構造を構成する星の軌道群の存在条件に関する論文 (Nakatsuno & Baba 2024) を出版した。
(4) 棒状構造の減速に伴う星・ガスの軌道移動と、銀河系中心の化学動力学進化に関する数値シミュレーションが進んでおり、2024年度に論文として出版する予定である。

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

現在は、棒状構造の減速に伴う星・ガスの軌道移動と、銀河系中心の化学動力学進化に関する数値シミュレーションが進んでおり、2024年度に論文として出版する予定である。

また、Baba et al. (2023) の太陽系誕生半径に関する論文の発展研究として、棒状構造の減速過程に伴う太陽系軌道移動に関する論文の執筆も進んでいる。

今後の研究の推進方策

減速を伴う棒状構造による星・ガス分布の進化の数値シミュレーションの結果を解析して、主著論文としてまとめる。また、昨年度の主著論文 (Baba et al. 2023) の発展研究として、棒状構造の減速過程に伴う太陽系の軌道移動の論文を執筆する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Mullard Space Science Laboratory/University College London/Durham University(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Center for Computational Astrophysics/Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universidad de La Laguna(スペイン)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universita` degli Studi di Bologna(イタリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Mullard Space Science Laboratory/University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Center for Computational Astrophysics(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Mount Stromlo Observatory(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fakultat¨ fur¨ Physik Schellingstr(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Mullard Space Science Laboratory/University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Center for Computational Astrophysics(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Mount Stromlo Observatory(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fakultat¨ fur¨ Physik Schellingstr(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Dynamical influence of a central massive object on double-barred galaxies: self-destruction mechanism of secondary bars2024

    • 著者名/発表者名
      Nakatsuno Naoki、Baba Junichi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 76 号: 2 ページ: 316-328

    • DOI

      10.1093/pasj/psae014

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impacts of the Local arm on the local circular velocity inferred from the <i>Gaia</i> DR3 young stars in the Milky Way2024

    • 著者名/発表者名
      Almannaei Aisha S、Kawata Daisuke、Baba Junichi、Hunt Jason A S、Seabroke George、Yan Ziyang
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 529 号: 2 ページ: 1035-1046

    • DOI

      10.1093/mnras/stae158

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impulsive gas fueling to the galactic center in a barred galaxy due to falls of gas clouds2024

    • 著者名/発表者名
      Matsui Hidenori、Masakawa Toshiyasu、Habe Asao、Saitoh Takayuki R
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 76 号: 2 ページ: 285-292

    • DOI

      10.1093/pasj/psae009

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploring the Sun’s birth radius and the distribution of planet building blocks in the Milky Way galaxy: a multizone Galactic chemical evolution approach2023

    • 著者名/発表者名
      Baba Junichi、Saitoh Takayuki R、Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 526 号: 4 ページ: 6088-6102

    • DOI

      10.1093/mnras/stad3188

    • 関連する報告書
      2023 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] Efficient radial migration by giant molecular clouds in the first several hundred Myr after the stellar birth2023

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Yusuke、Inutsuka Shu-ichiro、Baba Junichi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 523 号: 2 ページ: 3049-3068

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1612

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chasing the impact of the Gaia-Sausage-Enceladus merger on the formation of the Milky Way thick disc2023

    • 著者名/発表者名
      Ciuca Ioana、Kawata Daisuke、Ting Yuan-Sen、Grand Robert J J、Miglio Andrea、Hayden Michael、Baba Junichi、Fragkoudi Francesca、Monty Stephanie、Buder Sven、Freeman Ken
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 523 号: 1 ページ: 2850-2861

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad033

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of bar resonances in the velocity-space distribution of the solar neighbourhood stars in a self-consistent N-body Galactic disc simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Asano Tetsuro、Fujii Michiko S、Baba Junichi、Bedorf Jeroen、Sellentin Elena、Portegies Zwart Simon
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 514 号: 1 ページ: 460-469

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1379

    • 関連する報告書
      2022 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] Age distribution of stars in boxy/peanut/X-shaped bulges formed without bar buckling2022

    • 著者名/発表者名
      Baba Junichi、Kawata Daisuke、Schenrich Ralph
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 513 号: 2 ページ: 2850-2861

    • DOI

      10.1093/mnras/stac598

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Galactic bar resonances inferred from kinematically hot stars in Gaia EDR32021

    • 著者名/発表者名
      Kawata Daisuke、Baba Junichi、Hunt Jason A S、Schenrich Ralph、Ciuca Ioana、Friske Jennifer、Seabroke George、Cropper Mark
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 508 号: 1 ページ: 728-736

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2582

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SIRIUS project. I. Star formation models for star-by-star simulations of star clusters and galaxy formation2021

    • 著者名/発表者名
      Hirai Yutaka、Fujii Michiko S、Saitoh Takayuki R
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 号: 4 ページ: 1036-1056

    • DOI

      10.1093/pasj/psab038

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SIRIUS project. II. A new tree-direct hybrid code for smoothed particle hydrodynamics/<i>N</i>-body simulations of star clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Michiko S、Saitoh Takayuki R、Wang Long、Hirai Yutaka
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 号: 4 ページ: 1057-1073

    • DOI

      10.1093/pasj/psab037

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SIRIUS project. III. Star-by-star simulations of star cluster formation using a direct <i> <b>N</b> </i>-body integrator with stellar feedback2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Michiko S、Saitoh Takayuki R、Hirai Yutaka、Wang Long
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 号: 4 ページ: 1074-1099

    • DOI

      10.1093/pasj/psab061

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 天の川銀河の化学動力学進化から探る太陽系の誕生場所と軌道移動過程2024

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一
    • 学会等名
      神戸大学CPSセミナー
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 天の川銀河の多領域多元素化学進化モデルに基づく太陽系誕生半径の推定2023

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一、辻本拓司、斎藤貴之
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 太陽系移動問題2023

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一
    • 学会等名
      新学術星惑星形成A01班研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 太陽系移動問題2023

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一
    • 学会等名
      新学術星惑星形成大研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 天の川銀河バルジの複合構造の理解の現状と展望2022

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一
    • 学会等名
      日本天文学会2022年度秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward Age Dating the Galactic Bar2022

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一、河田大介、 Ralph Schonrich
    • 学会等名
      CfCA Users Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 天の川銀河の非軸対称構造と星の軌道移動2022

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一
    • 学会等名
      新学術星惑星・A01班研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Galactic Bulge & NSD Review2021

    • 著者名/発表者名
      馬場淳一
    • 学会等名
      JASMINE Consotrium Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 太陽系、10,000光年も遠くで誕生か? 元素組成から探る太陽系誕生地と惑星系多様性の謎

    • URL

      https://www.kagoshima-u.ac.jp/topics/2023/11/post-2115.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] スーパーコンピュータが見つけた天の川銀河の変動史を知る鍵

    • URL

      https://www.cfca.nao.ac.jp/pr/20220909

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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