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2020 年度 実績報告書

超金属欠乏星の観測と大規模シミュレーションによる銀河初代星の起源の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01101
研究機関東北大学

研究代表者

千葉 柾司  東北大学, 理学研究科, 教授 (50217246)

研究分担者 須佐 元  甲南大学, 理工学部, 教授 (00323262)
小宮山 裕  国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20370108)
石山 智明  千葉大学, 統合情報センター, 准教授 (90616426)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード超金属欠乏星 / 初代星
研究実績の概要

当該研究課題の理論研究に関係する実績として、種族IIIの星や金属欠乏星の形成メカニズムの研究を推進し、特に母天体の乱流増幅機構、磁気拡散係数の進化を明らかにした。また、これらの星が原始星の間に合体してしまう条件を明らかにした。これによって種族IIIの星のうち、現在まで生き残る割合をより精密に計算する枠組みを構築することができた。

さらなる理論的な研究実績として、宇宙論的シミュレーションに基づいた、準解析的初代星形成モデルの開発を進めた。重要な物理過程である初代天体からの輻射フィードバックの数値計算を、高速フーリエ変換を用いて低コスト化した。そしてモデル計算の分解能、空間サイズ依存性を調べた。また現象論的モデルと "particle tagging" という手法を用いて、高赤方偏移における銀河形成と、近傍宇宙で観測されている恒星ストリーム構造を対応づけた。まず銀河ハローの形状と向きの、コズミックフィラメントから降着するサブハローの量への依存性を明らかにし、それに関連して質量が大きなハロー、高赤方偏移で取り込まれたハロー、軌道離心率が高いハローを起源とするストリームのアームが、よりホストハローの長軸方向にそろう傾向を見出した。

観測研究に関係する実績として、本科学研究費で製作した、すばる望遠鏡超広視野カメラHSC用NB395フィルターを用いた初代星探査研究を整備した。この狭帯域フィルターによる初代星検出法、検出限界等の検討を行い、今後の観測計画の立案を進めてきた。また同時に、固有運動情報に基づいた(初代星を含む)古いハロー星による銀河系の構造の研究や、多数の初代星によって構成されると考えられている近傍の超低金属量銀河の観測的研究も共同研究として行った。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] プリンストン大学/ジョンズ・ホプキンス大学/カリフォルニア工科大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      プリンストン大学/ジョンズ・ホプキンス大学/カリフォルニア工科大学
  • [雑誌論文] The Nature of the Milky Way’s Stellar Halo Revealed by the Three Integrals of Motion2021

    • 著者名/発表者名
      Carollo Daniela、Chiba Masashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 ページ: 191~219

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd7a4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ionization degree and magnetic diffusivity in star-forming clouds with different metallicities2021

    • 著者名/発表者名
      Nakauchi Daisuke、Omukai Kazuyuki、Susa Hajime
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 502 ページ: 3394~3416

    • DOI

      10.1093/mnras/stab248

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proper motion measurements for stars up to 100kpc with Subaru HSC and SDSS Stripe822020

    • 著者名/発表者名
      Qiu Tian、Wang Wenting、Takada Masahiro、Yasuda Naoki、Ivezic Zeljko、Lupton Robert H、Chiba Masashi、Ishigaki Miho、Komiyama Yutaka
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 501 ページ: 5149~5175

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3975

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term Orbital Evolution of Galactic Satellites and the Effects on Their Star Formation Histories2020

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi Takahiro、Chiba Masashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 905 ページ: 109~119

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abc486

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diversity of Dark Matter Density Profiles in the Galactic Dwarf Spheroidal Satellites2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei、Chiba Masashi、Ishiyama Tomoaki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 904 ページ: 45~63

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abbe0a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The impact of filamentary accretion of subhaloes on the shape and orientation of haloes2020

    • 著者名/発表者名
      Morinaga Yu、Ishiyama Tomoaki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 495 ページ: 502~509

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1180

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremely Metal-poor Representatives Explored by the Subaru Survey (EMPRESS). I. A Successful Machine-learning Selection of Metal-poor Galaxies and the Discovery of a Galaxy with M* < 10^6 Msun and 0.016 Zsun2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takashi、Ouchi Masami、Rauch Michael、Ono Yoshiaki、Nakajima Kimihiko、Isobe Yuki、Fujimoto Seiji、Harikane Yuichi、Hashimoto Takuya、Hayashi Masao、Komiyama Yutaka et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 ページ: 142~171

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba047

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Gaia データに基づく天の川銀河ハローの広域構造の構築2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤元太, 千葉柾司
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
  • [学会発表] 銀河系矮小銀河ダークマター密度分布の多様性2021

    • 著者名/発表者名
      林航平, 千葉柾司, 石山智明
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
  • [学会発表] 銀河形成シミュレーションで探る rプロセス元素に富んだ星の動力学的性質2021

    • 著者名/発表者名
      平居悠, 青木和光, Timothy C. Beers, 千葉柾司, 斎藤貴之, 岡本崇, 牧野淳一郎
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
  • [学会発表] 星同士の詳細な合体条件の探求2021

    • 著者名/発表者名
      桐原崇亘, 須佐元, 谷川衝
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
  • [学会発表] ダークマターと宇宙の構造形成進化2021

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      2020年度第2回計算科学フォーラム
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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