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2021 年度 実績報告書

銀河シミュレーションで探る星団起源ブラックホール連星の宇宙史

研究課題

研究課題/領域番号 19H01933
研究機関東京大学

研究代表者

藤井 通子  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90722330)

研究分担者 斎藤 貴之  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40399291)
平居 悠  東北大学, 理学研究科, JSPS特別研究員(CPD) (60824232)
馬場 淳一  国立天文台, JASMINEプロジェクト, 特任助教 (90569914)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード星団形成 / 数値シミュレーション / 分子雲 / N体シミュレーション / 流体シミュレーション
研究実績の概要

本研究は、銀河中での星団形成シミュレーションを行い、得られた星団の分布と、星団進化シミュレーションから得られた星団での連星ブラックホールの合体率を用いて、宇宙全体における星団起源の連星ブラックホール合体による重力波放出率を理論的に求めることを目的とする。本研究では、星団の星一つ一つを分解できる流体/N体シミュレーションコードの開発し、それを用いて星団形成シミュレーションを行う計画である。
本年度は、昨年度までに開発した新しい流体/N体シミュレーションコードを用いて、分子雲からの星団形成シミュレーションを行い、星団形成過程における大質量星の運動と分子雲の電離について明らかにした。まだ分子雲を電離途中の星団であるオリオン大星雲の観測結果との詳細な比較を行い、オリオン大星雲の星団で見られる、3つの年齢分布は、それぞれ、クランプの合体によるものであることを示した。また、星団中心から弾き出された大質量星が、その過程で中心付近の分子ガスを電離し、オリオン大星雲で見られるような星団を中心としない電離領域の形成に寄与することを示した。この中で、オリオン大星雲の星団周囲の星とシミュレーションで得られた星の運動が一致することを示した。これは、オリオン大星雲が、今回のシミュレーションで示されたような過程を経て形成したことを示唆している。
これらの結果は、星一つ一つを再現し、その軌道を正確に解く星団形成シミュレーションで初めて明らかになったことである。
また、様々な質量、密度の分子雲での星団形成シミュレーションを行い、形成する星団の質量分布を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [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 ページ: 1074~1099

    • DOI

      10.1093/pasj/psab061

    • 査読あり
  • [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 ページ: 1057~1073

    • DOI

      10.1093/pasj/psab037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The impact of primordial binary on the dynamical evolution of intermediate massive star clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Long、Tanikawa Ataru、Fujii Michiko S
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 509 ページ: 4713~4722

    • DOI

      10.1093/mnras/stab3255

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of initial mass functions on the dynamical channel of gravitational wave sources2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Long、Fujii Michiko S、Tanikawa Ataru
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 504 ページ: 5778~5787

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational wave physics and astronomy in the nascent era2021

    • 著者名/発表者名
      Arimoto Makoto、Asada Hideki、Cherry Michael L、Fujii Michiko S、他
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: ptab042 ページ: 1~83

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab042

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin misalignment of black hole binaries from young star clusters: implications for the origin of gravitational waves events2021

    • 著者名/発表者名
      Trani A A、Tanikawa A、Fujii M S、Leigh N W C、Kumamoto J
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 504 ページ: 910~919

    • DOI

      10.1093/mnras/stab967

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] R-process enhancements of Gaia-Enceladus in GALAH DR32021

    • 著者名/発表者名
      Matsuno T.、Hirai Y.、Tarumi Y.、Hotokezaka K.、Tanaka M.、Helmi A.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 650 ページ: A110

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202040227

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutron star mergers as the astrophysical site of the r-process in the Milky Way and its satellite galaxies2021

    • 著者名/発表者名
      Wanajo Shinya、Hirai Yutaka、Prantzos Nikos
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 505 ページ: 5862~5883

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1655

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Orion Nebulaの形成と大質量星の運動について2022

    • 著者名/発表者名
      藤井通子
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
  • [学会発表] Binary Black Hole Mergers Originated from Star Clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii, M. S.
    • 学会等名
      "Nuclear burning in massive stars", YITP
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The formation of the Orion Nebula Cluster2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii, M. S.
    • 学会等名
      IAU Symposium 362
    • 国際学会
  • [学会発表] Collisional evolution of star clusters in molecular clouds2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii, M. S.
    • 学会等名
      Star Clusters; the Gaia Revolution @EU COST action MW-Gaia workshop, ICCUB-IEEC
    • 国際学会
  • [学会発表] シミュレーションで見る宇宙2021

    • 著者名/発表者名
      藤井通子
    • 学会等名
      The World of Mathematical Physics II, 東京大学カブリIPMU
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of the Orion Nebula Cluster2021

    • 著者名/発表者名
      藤井通子
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季年会
  • [備考] SIRIUS Project

    • URL

      https://sites.google.com/g.ecc.u-tokyo.ac.jp/sirius-project/

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公開日: 2022-12-28  

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