| 研究実績の概要 |
銀河とは, 星と星間物質, 暗黒物質の巨大な塊であり, 可視光線での宇宙の姿を形作る基本単位である. 宇宙誕生当時一様だった物質分布から, 平均よりわずかに高密度の領域が重力によって成長し, 現在の銀河へと進化した. 銀河進化は銀河の内部の物理のみならず環境にも依存する極めて複雑な過程である. 本研究は, 130数億年にわたる銀河の形成・進化という複雑な物理現象を, これまでの宇宙物理学の方法とはまったく異なる, データ科学の最新手法である位相的データ解析(TDA)によって新たな角度から定量化することを目的とする.
目標の一つであった多様対学習による銀河多様体の定量化については, 多様体が11次元空間に埋め込まれた2次元の部分多様体であることを示した. またこの多様体上での銀河進化の軌跡が古典的な化学進化理論の拡張によって解析的に記述できることも示した. これらの生家は2本の査読論文として公表した. ダスト放射、銀河環境やダークハロー質量を特徴量空間に導入し, ダークマターの宇宙論的構造進化との関係を直接導出する研究も進んでいる.
もうひとつの主題である銀河分布がもつ位相幾何学的情報の抽出についてはパーシステントホモロジー(PH) を用いた. PHは確率場, 点場の区別なく同じ形式の定量化ができ, 連続場と点場を統一的に扱える方法である. この成果は1編の査読論文が公表済み, また多くの国際会議でも報告している. 大規模構造形成から銀河形成へのシームレスな理論構築および, 従来法の数学的厳密化の議論も進んでいる.
これら本課題の成果を2024年度から科研費基盤Aでの研究の出発点とし. データ科学の最新手法の開発も含め, 引き続き研究を発展させていく.
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