研究課題/領域番号 |
22KJ0157
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補助金の研究課題番号 |
21J00153 (2021-2022)
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研究種目 |
特別研究員奨励費
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配分区分 | 基金 (2023) 補助金 (2021-2022) |
応募区分 | 国内 |
審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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研究機関 | 東北大学 |
研究代表者 |
平居 悠 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(CPD)
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研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2026-03-31
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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 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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キーワード | 銀河考古学 / 銀河形成 / 銀河系 / 矮小銀河 / 金属欠乏星 / 元素合成 / rプロセス / 化学進化 / 銀河進化 / 星団形成 / 星形成 / ダークマター / 元素組成 / 数値シミュレーション |
研究開始時の研究の概要 |
本研究では、天の川銀河とその周囲に存在する矮小銀河の進化史を理論、観測の両面から明らかにする。特に、矮小銀河の進化史、天の川銀河への矮小銀河降着史、天の川銀河円盤の構造に着目する。まず、矮小銀河の物質分布、星形成史と元素組成の関係を示す。続いて、観測とシミュレーションデータを比較し、100億年以上前の天の川銀河形成史を明らかにする。さらに、最近の矮小銀河と天の川銀河との相互作用で生じる構造を示す。
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研究実績の概要 |
ユーロピウム、金、プラチナなどのrプロセスと呼ばれる元素合成過程で合成される元素を多く持つ星(r-II星)は、天の川銀河の衛星銀河合体史、重元素合成史の情報を保存している。近年の観測により、r-II星には、似た動力学的性質を持つ集団があることが明らかになった。これらは、天の川銀河に過去に降着した衛星銀河の痕跡の可能性がある。しかし、r-II星が天の川銀河形成史の中でどのように形成されたのかは明らかになっていなかった。 本研究では、r-II星の形成環境を明らかにすることを目的とする。本年度は、ガス質量分解能1万太陽質量、スナップショット間隔1000万年の天の川銀河形成シミュレーションを実施した。このシミュレーションで得られたデータを解析すると、金属量が太陽の300分の1以下で、ユーロピウムと鉄の比が太陽の5倍以上の星(r-II星)の9割以上が、宇宙誕生から40億年以内に天の川銀河に降着した矮小銀河で形成されたことが明らかになった。一方、金属量の高いr-II星の多くは、天の川銀河本体の局所的にrプロセス元素に富んだガス塊から形成された。低金属量のr-II星の運動を調べると、天の川銀河ハロー星と似た速度分布を示した。さらに、同じ矮小銀河で形成されたr-II星の元素組成を調べると、金属量の分散は小さかったものの、ユーロピウムと鉄の比にはばらつきがあった。これらの結果は、これまでに観測で報告された結果と一致した。本研究により、r-II星は、宇宙初期の天の川銀河への矮小銀河降着史を理解するための手掛かりとなるうることが示された。
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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
研究は計画通り進行した。2022年度は、複数のモデルについて天の川銀河形成シミュレーションを実施した。 計算は、質量分解能10000太陽質量のモデルが3モデル、質量分解能1000太陽質量のモデルが1モデル完了している。シミュレーションのデータ解析は、1モデルについてハローの合体史、星の化学動力学的性質の導出まで終了した。これに基づき、ユーロピウムを多く持つ星の形成過程を明らかにした。本成果は論文として出版済みである。この他、星団形成、若い銀河の化学組成についての研究を共同で進め、共著論文として出版した。
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今後の研究の推進方策 |
現在存在する矮小銀河と過去に天の川銀河に降着した天の川銀河構成要素の関係を明らかにする。すばる望遠鏡Prime Focus Spectrograph (PFS) 観測開始に向けた準備を進める。2022年度までに行ったシミュレーションから天の川銀河周囲に存在する矮小銀河の星の速度分布と元素組成を示す。これらをすばる望遠鏡PFSと直接比較可能な形にまとめ、天の川銀河周囲の矮小銀河の化学動力学進化史に対する天の川銀河との相互作用の影響を明らかにすることを目指す。 矮小銀河で形成され、現在は天の川銀河の一部となっている星にも着目する。そのために、天の川銀河形成シミュレーションを用いて、これらの星が形成されたハロー質量を解析する。これらの星を赤方偏移0まで追跡し、元素組成 (α元素、rプロセス元素)及び動力学的性質 (速度、角運動量、軌道運動エネルギー)を解析する。これを観測で同定した矮小銀河由来の星と比較する。これにより、矮小銀河が天の川銀河に降着した時期・質量ごとに見られる特徴的な化学動力学的性質を示す。以上から、現在まで天の川銀河と合体せずに存在している矮小銀河と過去に降着した矮小銀河の進化史にどのような違いがあるのかを明らかにする。
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