大規模高解像度シミュレーションを用いた高赤方偏移天体の形成と進化の研究

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本研究の目的は、超高解像度宇宙論的ダークマター構造形成シミュレーションと準解析的天体形成モデルを駆使し、高赤方偏移天体の形成と進化、そしてそれらが宇宙の大域的進化に果たす役割を理論的に調べることである。またシミュレーションデータや高赤方偏移天体の模擬カタログをコミュニティに公開する。2022年度末までに、初代星が誕生するミニハローを分解し、かつ宇宙の大域的構造を追える構造形成シミュレーションを宇宙再電離期に対応する赤方偏移まで進めた。また、準解析的高赤方偏移天体形成モデルを拡張し、より広大な領域を扱えるようにコードの最適化を進めるとともにテスト計算を行った。結果を論文としてまとめている。また準解析的銀河・活動銀河核形成モデルを既存の大規模シミュレーションに適用した。活動銀河核の光度関数のコズミックバリアンスを各赤方偏移ごとに評価し、将来観測のための予言を行った。結果をまとめた論文が査読付き欧文論文として投稿中である。さらに高赤方偏移から現在までを首尾一貫して接続する経験的モデルを用いて、高解像度の銀河カタログを生成した。2021年末に打ち上げられたばかりのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測では、宇宙初期の大質量銀河の候補が続々と発見されており、標準宇宙論の枠組みでいかに説明するかが課題になっている。理論カタログと観測データを詳細に比較し、これらの銀河が宇宙論的文脈でどのように位置づけられるか検証できるようになった。