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数値シミュレーションによる銀河団ガスの熱史と銀河団銀河形成史の研究

利用数值模拟研究星系团气体的热历史和星系团中星系形成的历史

基本信息

批准号：
03J10351
负责人：
吉川耕司
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

現在の宇宙で我々が観測的にその存在を確認できているバリオンの量は宇宙マイクロ波背景放射の観測などから分かっているバリオン全体の半分以下でしかない。この様なこれまで観測されていないバリオンは「ミッシングバリオン」と呼ばれ、現代宇宙論の重要な未解決問題の一つである。宇宙の大規模構造形成の数値流体シミュレーションによると、バリオン全体のおよそ40%は温度が10万度から1000万度の希薄なプラズマであるWarm-Hot Intergalactic Medium(WHIM)の形で存在していると予言されており、このWHIMがミッシングバリオンの候補として考えられている。本年度の研究では、このWHIMの検出に使われる酸素の輝線・吸収線を形成する酸素イオンの電離状態を詳しく研究した。これまでの、WHIMの研究では理論・観測を問わずWHIM中のイオンは電離平衡状態にある仮定していたが、密度が極めて希薄なWHIMでは、電離平衡に達するまでの時間が宇宙年齢に匹敵する程長くなるため、電離平衡の仮定は正しくない。そこで、電離平衡の仮定を外してイオンの電離状態の時間進化を直接解くことによって、より現実的な酸素イオンの電離状態を調べた。より具体的には、宇宙の大規模構造形成の数値流体シミュレーションで得られたバリオンの熱史に沿って、水素・ヘリウムの他に酸素・鉄・窒素・炭素などの重元素の電離状態の時間進化を調べた。その結果、輝線や吸収線の強度比が電離平衡を仮定した場合と比較して大きく異なるため、電離平衡を仮定してWHIMの温度などを評価すると、実際の温度を正しく評価できなくなる可能性があることが分かった。また、宇宙論的大規模構造形成のシミュレーションで用いられる重力相互作用のアルゴリズムを、重力多体専用計算機GRAPEを用いて高速化することに成功した。

Now the universe is full of the elements of the universe, and the elements of the universe are all under half a minute. The answer to this question is: One of the most important unsolved problems in modern cosmology. The formation of large-scale structures in the universe has a numerical value of fluid flow. The temperature of the whole body is 40%. The temperature is 100,000 degrees. The shape of Warm-Hot Intergalactic Medium(WHIM) exists. This year's study focused on the detection of WHIM and the formation of fluorescence, absorption and ionization states of the elements. The study of WHIM and WHIM is based on theory and measurement. The ionization equilibrium state in WHIM is stable, the density is extremely thin, the ionization equilibrium state is stable, and the time is equal to the time of the universe. The time evolution of the ionization state of the ionization equilibrium is directly solved. Specifically, the time evolution of the ionization states of heavy elements such as water, oxygen, carbon, and other elements such as acids, iron, oxygen, and carbon can be adjusted during the thermal history of the numerical fluid system that forms large-scale structures in the universe. The results show that the intensity ratio of the luminescence and absorption lines is different from that of the ionization equilibrium, and the ionization equilibrium is different from that of the temperature of the WHIM. In addition, the use of all-in-one computers for gravitational interactions in cosmological large-scale structure formation and the use of GRAPE, a gravity multi-body computer, have been successfully accelerated.