新世代多天体分光器PFSで探る宇宙の構造形成史

用新一代多目标光谱仪PFS探索宇宙结构形成历史

基本信息

批准号：
20K14515
负责人：
真喜屋龍
金额：
$ 2.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14515/
关键词：
宇宙論大規模構造星間ダスト重力レンズ銀河形成

项目摘要

今年度も引き続き、宇宙論的銀河サーベイに向けた銀河形成シミュレーションの開発を行った。以下詳細を述べる。この宇宙には無数の銀河が存在しているが、それらは空間的にランダムに散らばっているわけではなく、大規模構造とよばれる疎密構造をなしている。その大規模構造の形状や構造の形成速度は、宇宙のエネルギー密度の分布や重力のモデルと密接に関連している。そのため、大量の銀河を観測して大規模構造をマッピングすることができれば、宇宙論モデルや重力理論の理解を深めることができる。日本においても、すばる望遠鏡に搭載予定の次世代観測装置 Prime Focus Spectrograph (PFS) を用いた大規模銀河サーベイが計画されている。本研究課題の目的は、このPFSによる宇宙論的銀河サーベイに向けて数値シミュレーションコードを開発すること、さらにそのシミュレーションを用いて実際の観測に伴う統計誤差・系統誤差を見積もったり、データから効率よく物理的情報を引き出す手法を開発することである。今年度は主に、これまで開発してきた銀河形成モデルに新たに銀河間ダストの形成機構を組みこむ研究を行った。銀河間ダストには星からの光を吸収・再放射する性質があり、銀河の「見え方」を決定する非常に重要な要素である。しかしながら、その形成・成長過程は複雑であり、宇宙論的銀河形成モデルでは経験的な式でダスト存在量を与えるのが一般的であった。今回は新たに、ダストの質量・サイズ分布の変化を物理的な式にもとづいて解くことで、星質量・金属量・星形成率といった銀河のその他の物理量と一貫性のある形でダスト存在量を計算することができるようになった。この成果は論文としてまとめられ、現在投稿中である（Makiya and Hirashita 2022）。

今年，我们继续开发针对宇宙星系调查的银河系仿真。详细信息如下。这个宇宙中有无数的星系，但它们不是用空间术语随机分散的，而是密度的，被称为大规模结构。大规模结构的形状和结构的形成速率与宇宙中能量密度和重力模型的分布密切相关。因此，如果我们可以观察大量星系并绘制大规模结构，我们可以加深对宇宙学模型和重力理论的理解。在日本，还计划使用Prime Focus Spectrograph（PFS）进行大规模的星系调查，这是一种计划安装在Subaru望远镜上的下一代观测设备。该研究主题的目的是为宇宙星系调查开发数值模拟代码，并使用模拟来估计与实际观察结果相关的统计和系统错误，并开发一种方法来从数据中有效提取物理信息。今年，我们主要开展了有关将新的尘埃形成机理纳入我们迄今为止已经开发的星系形成模型的新机制的研究。星际粉尘具有吸收和重新辐射恒星的特性，并且是确定星系“外观”的非常重要的因素。然而，形成和生长过程很复杂，在宇宙学星系形成模型中，使用经验公式提供粉尘丰度。这次，通过使用物理方程式解决尘埃的质量和尺寸分布的变化，我们现在可以以与星系中其他物理数量一致的形式计算粉尘丰度，例如星质量，金属量和恒星形成速率。这一发现已汇编成一篇论文，目前正在提交（Makiya和Hirashita 2022）。