スペクトル進化モデルを介した銀河の星形成史解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02J01330
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井上 昭雄 京都大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC2)
• キーワード: 銀河進化 / 星間塵(ダスト) / 銀河間空間 / 光電効果 / 星形成 / 電離背景放射 / 宇宙再電離 / ガンマ線バースト

研究概要

本研究は銀河のスペクトル進化モデルを用いて、銀河の星形成史を解明することを目指している。特に、星間ダスト物理をこれまでになく詳しく取り扱う点が特色である。
まず、ダストの形成、成長、破壊過程を考慮したダスト量進化モデルを、銀河の化学進化モデルを拡張することで構築した。成長・破壊効率比に対する星形成史の依存性を再考した結果、近傍銀河に見られるダスト・金属量比一定の関係は、銀河年齢が一定であるためと解釈できる(論文出版済み)。このダスト量進化モデルと星の種族合成スペクトルモデルを組み合わせ、時間空間的に変化するダスト減光を取り入れた銀河円盤輻射輸送計算を行った。現在、結果を解析中であり、本年中に論文として出版する予定である。
また、観測量から銀河の星形成率を求める手法の研究も行った。従来から紫外線、赤外線、水素の電離輝線を用いた手法が提案されてきたが、推定された値が互いに整合的でない場合が多い。これは、銀河の星間ダスト減光を正しく補正することが一般に困難であることに起因する。この点を詳しく考察し、上記三種類の観測値から、互いに整合的な星形成率を推定する手法を開発した。この手法は今後の多波長銀河サーベイ時代において非常に重用されると考えられる(論文出版済み)。
さて、宇宙再電離過程の研究が最近注目されている。これは、初代天体・銀河形成問題と関連して非常に興味深い。我々も超高赤方偏移ガンマ線バースト残光の近赤外線多色測光観測により、詳しい宇宙再電離史を明らかにできる可能性を指摘した(論文出版済み)。
さらに、ダスト素過程を詳しく調べた結果、銀河間空間ではダストの光電効果が極めて重要であることが分かった。これを利用して、これまでまったく不明であった銀河間空間のダスト量に有意な上限をつける手法を考案した(論文出版済み)。これを宇宙全体の星形成史と組み合わせることで、銀河間ダスト量の宇宙論的進化史を議論した(論文印刷中)。

研究成果

• [文献書誌] 井上昭雄, 釜谷秀幸: "Constraint on intergalactic dust from thermal history of intergalactic medium"Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 341・3. L7-L11 (2003)
• [文献書誌] 平下博之, Buat, Veronique, 井上昭雄: "Star formation rate in galaxies from UV, IR, and Halpha estimators"Astronomy and Astrophysics. 410・1. 83-100 (2003)
• [文献書誌] 井上昭雄: "Evolution of Dust-to-Metal Ratio in Galaxies"Publications of the Astronomical Society of Japan. 55・5. 901-909 (2003)
• [文献書誌] 井上昭雄, 山崎了, 中村卓史: "Near-infrared Colors of Gamma-Ray Burst Afterglows and Cosmic Reionization History"The Astrophysical Journal. 601・2. 644-653 (2004)
• [文献書誌] 井上昭雄, 釜谷秀幸: "Amount of intergalactic dust : constraints from distant supernovae and thermal history of intergalactic medium"Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (印刷中). (2004)