N体シミュレーションを用いた銀河中心部における星団の進化の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は、銀河系の中心部で見つかっている様々な若い星の構造(星の円盤、S-stars;銀河中心ブラックホールから数100AUのところにある若い星)の起源を明らかにすることである。そのため、星団も銀河もN体で表現した銀河中心部における星団の進化のシミュレーションを行った。このような計算は星団の進化を正しく得るために必要不可欠であるが、従来の計算方法では不可能であったため、本研究では新しい計算方法「Bridge」を開発した。これは星団の内部運動のみを高精度に計算し、他は近似アルゴリズムで高速に計算する方法である。このBridge法の開発により、計算時間は大幅に縮小され、世界で初めて銀河中での星団の進化を星団・銀河共にN体で計算することに成功した。さらに本研究では星団内の星の合体、中間質量ブラックホール形成を取り入れている。その結果、星団の内部で星の暴走的合体が起き中間質量ブラックホールが形成されると、星団に束縛されなくなった星も中間質量ブラックホールとの平均運動共鳴によって銀河中心へと運ばれることがわかった。これは、今まで考えられていたメカニズムとは全く異なる新しいメカニズムである。また、銀河中心に運ばれた星の軌道要素はランダムになり、S-starsの軌道要素の特徴をうまく再現することがわかった。これらの結果から、これまで謎に包まれていたS-starsの起源が解明されつつある。また、星団によって運ばれた星の分布は、銀河系中心部で観測されている若い星の円盤構造の密度プロファイルや大質量星の多い星の質量分布をうまく再現できることもわかった。本研究は、S-starsと星の円盤という特徴の異なる2つの星の分布を星団から同時に再現できる可能性を示した。