New Development of Galactic Astrophysics through the Topological Data Analysis

拓扑数据分析揭示银河天体物理学新进展

• 批准号: 21H01128
• 负责人: 竹内 努
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01128/
• 关键词: 理論天文学; 銀河形成・進化; 宇宙論; 統計的学習理論; 統計計算・コンピュータ支援統計; 銀河形成; 銀河進化; 位相的データ解析; 星間物質; 大規模構造; 宇宙磁場; 星形成

銀河とは, 星と星間物質, 暗黒物質の巨大な塊(100万－1兆太陽質量)であり, 可視光線での宇宙の姿を形作る基本単位である. 宇宙誕生当時, 物質の分布はほぼ一様で, 平均よりわずかに高密度の領域が重力によって成長し, 合体成長とガスからの星形成を経て現在の銀河へと進化した. 銀河進化は銀河の内部の物理のみならず置かれた環境にも強く依存する極めて複雑な過程である. 本研究は, 130数億年にわたる銀河の形成・進化という複雑な物理現象を, これまでの宇宙物理学の方法とはまったく異なる, データ科学の最新手法である位相的データ解析(topological data analysis: TDA)に基づくアプローチによって新たな角度から定量化することを目的とする.本研究提案2年目の2022年度は研究実施計画に則り, 銀河の多波長データがなす高次元空間において銀河進化が形作る銀河多様体を定量化すること, そして銀河分布の大規模構造をTDAの中心的方法であるパーシステントホモロジーによって表現することを目標としていた. パー氏ステントホモロジーによる宇宙のバリオン音響振動検出についての研究成果を2022年度に投稿した(2023年度初旬に受理決定). また銀河多様体の定量化は第1論文を投稿し, 好意的レフェリーレポートを受け取っている. 2021年度に投稿した高次元小サンプルサイズデータの統計によって星間物質の特徴づけを行う研究は, 難解な解析を含むためレフェリーとの議論を引き続き進めているが, 第2レポートが返ってきており, 受理に向けて好感触を得ている. 観測の難しい宇宙磁場データの再構成法の論文も2022年度中に受理が決定している(出版済み).

Milky Way, Interstellar Matter, Dark Matter Huge chunks (1 million-1 trillion solar masses), Visible Light, Cosmic Form, Basic Position. At the time of the birth of the universe, the distribution of matter was different, and the average density of matter was higher than that of gravity. The evolution of the Milky Way depends strongly on the internal physics of the Milky Way and its environment. This study is based on 130 million years of cosmic physics methods and the latest methods of topological data analysis (TDA). This research proposal for the year 2022 is a research implementation plan, which aims to quantify the galactic diversity in the multi-wavelength structure of the Milky Way in high-dimensional space and to quantify the galactic diversity in the large-scale structure of the Milky Way distribution in the center of TDA. The research results of the acoustic vibration detection of the universe are submitted in 2022 (decision to be accepted in early 2023). The first paper on quantification of galactic diversity was submitted to the paper. In 2021, the submission of high-dimensional small data sets, statistics, characteristics of interplanetary matter, research, analysis, analysis, discussion, introduction, and second generation of data sets, acceptance, and good feelings were obtained. Paper on Reconstructing Methods for Detecting Difficult Cosmic Magnetic Field Data was accepted in 2022 and decided (published).

项目成果

Evidence of an interaction between jets and intra-cluster magnetic layer

喷流与簇内磁性层之间相互作用的证据

• DOI: 10.1038/s41586-021-03434-1
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nature
• 影响因子: 64.8
• 作者: J. O. Chibueze;H. Sakemi;T. Ohmura;M. Machida;H. Akamatsu;T. Akahori;H. Nakanishi;V. Parekh;R. van Rooyen;T. and T. Takeuchi;2021

"Star Formation in Galaxies from Radio Continuum: Prospects to the Radio Astronomy in 2030s "

“射电连续体中星系中的恒星形成：2030 年代射电天文学的展望”

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤雅彦;黒澤耕介;加藤翔太;潮田雅司;長谷川直;Tsutomu T. TAKEUCHI*
• 通讯作者: Tsutomu T. TAKEUCHI*

Star formation of major mergers

重大并购的明星形成

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤谷愛美*;竹内努 (名古屋大;統数研);河野海 ;Suchetha Cooray;大森清顕クリストファ
• 通讯作者: 大森清顕クリストファ

Investigation of Mass-Metallicity Relation (MZR) in SDSS-MaNGA Galaxy Pairs

SDSS-MaNGA 星系对中质量金属度关系 (MZR) 的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Omori;Kiyoaki Christopher*;Tsutomu T. Takeuchi
• 通讯作者: Tsutomu T. Takeuchi

Spatially Resolved Kennicutt-Schmidt Law of Nearby Galaxies by COMING: Final Result

COMING 提出的邻近星系的空间解析肯尼卡特-施密特定律：最终结果

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Oki;H. Okino;T. Akahori;K. Kurahara;M. Honma;K. Hada;H. Nagai;K. Niinuma;T. Kitayama;S. Ueda;M. Ishida;Tsutomu T. Takeuchi*
• 通讯作者: Tsutomu T. Takeuchi*