高精度原始銀河団シミュレーションによる銀河形成と宇宙再電離研究の新展開

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大規模な宇宙論的流体計算によって原始銀河団領域の銀河形成過程を明らかにした。新しくシミュレーションプロジェクトFOREVER22 (FORmation and EVolution of galaxies in Extremerly overdense Region motivated by SSA22)を立ち上げ、国内外の銀河理論、観測研究家とともに原始銀河団領域における銀河の物理的性質や星形成過程について調べた。結果として、赤方偏移3では、原始銀河団では星形成が早く進み、平均密度場と比較して、領域としての星形成率や星質量が2-10倍程度大きくなることが分かった。一方で、星形成率と星質量の関係では、原始銀河団の銀河は平均的な密度場と同様の関係性にあることが分かった。したがって、原始銀河団ではハロー質量は平均的な密度場に比べ大きいが、同様の質量のハロー同士を比較した場合には環境による差は小さいことを明らかにした。同時に、より初期宇宙の小さい領域に絞って、超高分解能な銀河形成シミュレーションを行った。この計算では、ミニハロー内部の構造を分解し、初代星形成の計算を行った。そして、初代星の超新星爆発による重元素汚染、初代銀河の形成までをシミュレーションにより直接調べた。結果として、初代銀河の星形成率やガス質量は、初代星の初期質量関数に大きく依存することが分かった。初代星の初期質量関数が大質量星をより形成する場合には、超新星爆発の頻度が増え、そして平均エネルギーが大きくなることで初代銀河形成領域のガスの総量が減るためである。上記の計算により、初代銀河から原始銀河団領域いたる銀河形成過程の星形成やフィードバックに関する側面を明らかにする事が出来た。