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本研究では、天の川銀河円盤の力学的構造の解明を目指して、大規模N体シミュレーションを実行し、その結果をGaia衛星の位置天文観測データと比較した。特に、銀河円盤のz方向（円盤面に対して垂直方向）の振動に着目してデータ解析を行なった。シミュレーションでは、天の川銀河の孤立モデル、伴銀河と天の川銀河を組み合わせたモデルの２種類を用いた。はじめに、孤立銀河モデルの解析から渦状腕によってbreathing（円盤の収縮・膨張）と呼ばれる振動モードが励起されることを確認した。特にN体シミュレーションで自然に現れる動的渦状腕（dynamics spiral arm）という渦状腕モデルの場合、渦状腕の成長段階において、腕に沿って収縮のbreathingパターンが現れることを明らかにした。Gaiaデータでは、太陽系に隣接した渦状腕である「局所腕」に沿って収縮のbreathing運動が見られれており、このことは局所腕が動的渦状腕の成長段階にあることを示唆している。次に、天の川銀河＋伴銀河のシミュレーションでは、breathingとbendingという二つのモードの振動が見られた。bendingモードが伴銀河の外的摂動によって直接的に励起されるのに対して、breathingは外的摂動に起因する渦状腕(tidally induced arm)によって励起されていた。二つの振動モードは、初期の振幅と減衰のタイムスケールが異なるため、主要なモードがbendingからbreathingへと切り替わることがわかった。
前年度はバーが太陽系近傍の星の運動に与える影響を調査していたが、今年度の研究と合わせて、内的摂動(バー・渦状腕)と外的摂動(伴銀河)が天の川銀河円盤の力学構造に与える影響を統一的に理解することができた。
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