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2017 年度 実績報告書

大規模数値シミュレーションによる、初代星からはじまる宇宙初期の天体形成史の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H04828
研究機関千葉大学

研究代表者

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
キーワード宇宙物理 / 高性能計算 / ダークマター / 銀河 / 星
研究実績の概要

本研究の目的は、高分解能宇宙論的シミュレーションと準解析的な手法を用いて、宇宙論的な文脈における初代星形成や銀河中心ブラックホールの進化を、近傍宇宙で観測可能な物理量と接続させることである。そして現在進行中の観測と比較し、初代星の初期質量関数や超大質量ブラックホールの起源といった宇宙初期の天体形成史を理解する。
2017年度は当初行う予定であった高分解能シミュレーションコードの開発を変更し、準解析的モデルの開発を先に進めた。これまではシミュレーションから得られたハローの合体形成史の上で、背景一様な輻射場において初代星を形成しそうなミニハローを同定していた。モデルを拡張し、初代星形成に続く金属を含む星の形成や、それらの超新星爆発による重元素汚染、近傍の天体からの輻射による水素分子解離といった重要な物理過程を組み込んだ。
さらに簡易な現象論的モデルと"particle tagging" という手法を用いて、ハロー内で形成する恒星の質量や分布の推定を可能にした。これにより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比較できるようになった。また低赤方偏移における銀河間物質の観測を通じて、初代星起源の金属汚染が検出できるかどうかの理論的検証を進めている。
2017年10月から、研究代表者と協力してコード開発、シミュレーション、データ解析を実行するための専従のポスドク研究員を雇用し、研究の効率化を促進している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

準解析的モデルの構築を先に進めたものの、当初予定していた高分解能シミュレーションコードの開発が遅れている。

今後の研究の推進方策

雇用した専従のポスドク研究員と協力し、遅れている高分解能シミュレーションコードの開発を進める。多数の銀河サイズのハローの形成を追うことが可能な高分解能宇宙論的シミュレーションを行い、統計的精度を高める。また入手可能な観測量を通じ、準解析的モデルのキャリブレーションを行う。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Universal Dark Halo Scaling Relation for the Dwarf Spheroidal Satellites2017

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kohei、Ishiyama Tomoaki、Ogiya Go、Chiba Masashi、Inoue Shigeki、Mori Masao
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 843 ページ: 97~97

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa74d9

    • 査読あり
  • [学会発表] PFSによる銀河系内に生き残った初代星の探査2018

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      天文学会2018年春季年会
  • [学会発表] 初代星による赤方偏移3の銀河間物質の重元素汚染2018

    • 著者名/発表者名
      桐原崇亘 , 梅村雅之 , 森正夫, 長谷川賢二, 石山智明, 鈴木尚孝,大 内正己
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2017@呉
  • [学会発表] 銀河の中に生き残った初代星の分布2017

    • 著者名/発表者名
      石山智明
    • 学会等名
      天体形成論 ~過去・現在・未来~
  • [学会発表] 低赤方偏移銀河間物質の観測による初代星起源金属汚染の検出可能性2017

    • 著者名/発表者名
      桐原崇亘 , 梅村雅之 , 森正夫, 長谷川賢二, 石山智明, 鈴木尚孝,大 内正己
    • 学会等名
      天文学会2017年秋季年会
  • [学会発表] 初代星による銀河間物質の重元素汚染2017

    • 著者名/発表者名
      桐原崇亘 , 梅村雅之 , 森正夫, 長谷川賢二, 石山智明, 鈴木尚孝,大 内正己
    • 学会等名
      第30回 理論懇シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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