Towards Precision Structure Formation Theory: cosmic distribution of baryons, metal, and dust

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01111
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nagamine Kentaro 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50714086)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 銀河形成 / 宇宙論 / ダークマター / 超新星爆発 / フィードバックモデル / 星形成

Outline of Final Research Achievements

New physical models were implemented in the cosmological hydrodynamic code GADGET3-Osaka, which is being developed by our group, to run large-scale structure formation simulations. In particular, we implemented new models for star formation, supernova feedback, and dust formation/destruction. Cosmological light cone data were generated and analyzed for Lyman-alpha absorption by neutral hydrogen, galaxy-HI correlations, power spectra, and biases. We found that the degree of Lyman-alpha absorption around galaxies is stronger in massive galaxies than in less massive galaxies, and quantitatively evaluated the effect of supernova feedback to be about 30%. We also developed a model to efficiently distribute HI in the N-body simulations.

Free Research Field

宇宙物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

精密宇宙論の時代において、宇宙の構造形成をより精確に理解するためにはダークマターとバリオンの分布をしっかり把握し、フィードバックの影響を解明しなければならない。本研究は近い将来に日本が主導するすばるPFS観測に向けて、この問題に理論的側面からアプローチし、宇宙における中性水素と銀河の分布に迫った。また、宇宙の構造形成をより深く理解することは、究極的には「我々はどこからきたのか？」という人類の根源的な疑問に答えることに繋がり、この宇宙における我々の居場所をより明確にするものである。