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2012 年度 実施状況報告書

輻射流体シミュレーションを用いた銀河風駆動機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24740112
研究種目

若手研究(B)

研究機関北海道大学

研究代表者

岡本 崇  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50541893)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード銀河形成 / 輻射輸送 / 銀河風
研究概要

輻射輸送コード ARGOT の並列化を行い, 京コンピュータ上で10000コア程度の並列計算を可能にした. またこのさい, 1000コアを超えたあたりから並列化効率が著しく低下することが判明したため, 並列化アルゴリズムを見直し, 輻射輸送計算そのものの高速化と, 高並列化を実現した. これにより, 世界初の輻射輸送を考慮した銀河形成シミュレーションの準備は整ったと言える.
また銀河形成のシミュレーション研究において最も使われている smoothed particle hydrodynamics (SPH) 法の改良を行い, 銀河形成シミュレーションで SPH 法を用いることによって引き起こされる様々な問題を解決した. さらに重力計算の x86_64 上での SIMD 命令セットを利用した高速化も行い, ライブラリとして一般に公開した.
銀河形成においてどのような物理過程が重要な役割を果たすのか, またそれぞれの研究グループが用いている銀河形成モデルの違いにより, 結果はどの程度異なるのかを世界中の研究グループと共同で調べ, 我々のモデルが最も観測を良く再現することを明らかにした. その銀河形成モデルを用いて高赤方偏移銀河の性質を調べ, 観測と比較することにより, 特にサブミリ銀河と呼ばれる種族の性質について調べ, 近傍宇宙の銀河の性質を再現するようなモデルは, 高赤方偏移銀河の性質も統一的に説明できることを明らかにした.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

輻射輸送コードの並列アルゴリズムの見直しを行ったため, 多少の遅れは出たがおおむねコード開発は順調に進んでいる. 特に, 新しく採用したアルゴリズムでは以前のものより数100から数1000倍の性能が出るようになったため, 今後の研究を行う上で非常に重要な進展であったと言える.

今後の研究の推進方策

輻射輸送コードに速やかに自己重力計算と流体計算を組み合わせ, 今年度中に孤立銀河で大質量星からの輻射がどのような役割を果たすのかを明らかにする. そこで得られた知見により銀河形成モデルもアップデートし, 宇宙論的シミュレーションを行うことにより, 高赤方偏移銀河と近傍銀河の関係や, 銀河団において銀河と銀河団ガスの進化を統一的に説明できるか調べる.

次年度の研究費の使用計画

昨年度途中で筑波大学から北海道大学への異動が決定したため, 計算機等の購入を控えたこと, 異動のために海外出張を1つとりやめたことにより24年度の研究費に未使用額が生じたが, 本年度シミュレーション結果の解析用計算機を購入して当初の予定通り計画を進めていく. 旅費についても, 連携研究者のいる筑波大学や京コンピュータのある神戸への旅費として使用する計画である.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Phantom-GRAPE: Numerical software library to accelerate collisionless N-body simulation with SIMD instruction set on x86 architecture2013

    • 著者名/発表者名
      Ataru Tanikawa, Kohji Yoshikawa, Nitadori Keigo, Takashi Okamoto
    • 雑誌名

      New Astronomy

      巻: volume 19 ページ: 74-88

    • DOI

      10.1016/j.newast.2012.08.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calibrating an updated smoothed particle hydrodynamics scheme within gcd+2013

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kawata, Takashi Okamoto, B. K. Gibson, D. J. Barnes, R. Cen
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: Volume 428 ページ: 1968-1979

    • DOI

      10.1093/mnras/sts161

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The origin of pseudo-bulges in cosmological simulations of galaxy formation2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Okamoto
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: Volume 428 ページ: 718-728

    • DOI

      10.1093/mnras/sts067

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Submillimetre galaxies in cosmological hydrodynamic simulations: source number counts and the spatial clustering2012

    • 著者名/発表者名
      Ikkoh Shimizu, Naoki Yoshida, Takashi Okamoto
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: Volume 427 ページ: 2866-2875

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2012.22107.x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Aquila comparison project: the effects of feedback and numerical methods on simulations of galaxy formation2012

    • 著者名/発表者名
      C. Scannapieco, Takashi Okamoto 等
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: Volume 423 ページ: 1726-1749

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2012.20993.x

    • 査読あり
  • [学会発表] スーパーコンピュータによる銀河形成2013

    • 著者名/発表者名
      岡本 崇
    • 学会等名
      第9回 創成シンポジウム 「スーパーコンピュータ "京"でせまる最先端の科学・技術」
    • 発表場所
      北海道大学 (札幌市)
    • 年月日
      20130304-20130304
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of high-redshift disks and pseudo-bulges in nearby galaxies2013

    • 著者名/発表者名
      岡本 崇
    • 学会等名
      ALMA 時代の宇宙の構造形成理論:第 1 世代から第 n 世代へ
    • 発表場所
      北海道大学 (札幌市)
    • 年月日
      20130126-20130128
    • 招待講演
  • [学会発表] 理論シミュレーションで見た銀河形成研究の現状 (I) High-redshift discs and their descendants at z = 02012

    • 著者名/発表者名
      岡本 崇
    • 学会等名
      銀河形成解剖ワークショップ "Resolved Views of Galaxy Formation and Evolution"
    • 発表場所
      国立天文台ハワイ観測所 (USA)
    • 年月日
      20120529-20120531
    • 招待講演
  • [学会発表] Cosmological pseudobulge formation2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Okamoto
    • 学会等名
      First stars IV -From Hayashi to the Future-
    • 発表場所
      ハートピア京都 (京都市)
    • 年月日
      20120521-20120525
  • [学会発表] Shaping galaxies by feedback: satellites, discs, and bulges2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Okamoto
    • 学会等名
      Disc galaxy formation in a cosmological context
    • 発表場所
      Haus der Astronomie (Germany)
    • 年月日
      20120514-20120518
    • 招待講演
  • [備考] シミュレーション動画

    • URL

      http://www.ccs.tsukuba.ac.jp/Astro/Members/takashi/research/movies.html

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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