2015 Fiscal Year Annual Research Report
第３次革命を迎えた宇宙論的銀河形成流体シミュレーション：原始銀河形成と宇宙再電離
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26247022
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
長峯 健太郎 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50714086)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2018-03-31
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| Keywords | 理論天文学 / 銀河形成 / 数値計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまで宇宙論的流体シミュレーションを宇宙論的なスケール(>50Mpc)の体積で実行してきたが、それではどうしても解像度が~kpcスケールを切ることが低赤方偏移ではできなかった。そのため、最近ではズームインシミュレーションが数多く行われるようになり、これによって宇宙論的な初期条件を保ったまま、解像度を上げてある特定の領域の銀河形成を解くことができるようになってきた。本研究では、新たな超新星爆発(SN)フィードバックモデルを構築し、それを用いてズームインシミュレーションを高解像度で実行することを目的としている。H27年度には、まずこのSNフィードバックモデルの新たな構築とそのテストを行った。特に超新星そのものが爆発する以前に、大質量星からの星風や輻射によって周辺の星間ガスが吹き飛ばされて、その後のSN爆発の効率が上がるという効果を取り入れるべく、星が形成されてから約4Myrの間は熱的フィードバックを受け、その後SNフィードバックが効くというモデルを孤立銀河系でテストすると共に、宇宙論的シミュレーションコードに取り込んだ。孤立銀河系においては、新しいフィードバックモデルにおいては、従来のモデルに比べてフィードバックの効率が確かに上がり、初期の星形成率が抑制されることが判明した。これは、最近Stellar-to-halo mass ratio (SHMR)のデータとして観測されている通り、low-mass haloにおいて星形成が抑制されてabundance-matching techniqueの結果とよりよく合致するという意味で、観測データにより近い方向にシミュレーション結果が向かっていることを意味する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新しいSNフィードバックモデルを組み込んだ宇宙論的シミュレーションを走らせると、様々なコードのクラッシュが起きたため、そのデバッグに時間がかかった。また、テスト計算における解像度で組み込んだフィードバックモデルが物理的に正しいものになっているかどうかという検証に想定より時間がかかった。また、最初に雇用した研究支援員が新たな職を得て外部に転出することが決まったため、早急に後任の研究支援員を公募して雇用したが、その間の引き継ぎにも時間がかかった。
しかしながら、当初予定していたSNフィードバックモデルの開発とテストはあらかた終了し、これから最終的なproduction runの実行とその解析に移行していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、新しく開発したSNフィードバックモデルを用いて、宇宙論的ズームインシミュレーションのテスト計算をさらに重ね、その物理的妥当性を検証しながら、production runに近づけていく。また、early stellar feedbackは大質量星からの輻射による効果が大事であると考えられており、そのためにはダストの破壊と成長を含んだ動的モデリングも今後重要になってくる。その第一ステップとして、簡単化されたHirashita (2015)によるtwo-componentダストモデルを孤立銀河系のシミュレーションに取り込むプロセスも開始した。このように本プロジェクト研究は、新たな展開を見せつつあり、順調に進んでいると言える。H28年度中にproduction runを実行し、low-mass halo内の星形成史やSHMRの進化、電離光子やLy-alpha光子の脱出確率なども計算していく。
研究成果を論文にまとめて専門誌に投稿すると共に、学会でも発信していく。
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