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Numerical simulations of the formation of the first galaxies

第一个星系形成的数值模拟

基本信息

批准号：
16J03421
负责人：
千秋元
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終目標は、初代銀河における星の質量分布と金属量分布を知ることである。星質量分布と金属量分布は相互に影響を及ぼすことが知られているが、それぞれ別々に議論されてきた（e.g. Omukai 2000; Ritter et al. 2016）。そこで本研究ではその相互作用の第一歩である、初代星の超新星爆発から金属欠乏星形成までの一連のプロセスを数値シミュレーションで追った。本研究では、N体/Adaptive Mesh Refinement (AMR)コードenzoを用いて宇宙論的シミュレーションを行った。300共動kpcの計算領域内で赤方偏移12.1において1e6 Msunのミニハローが形成された。ハロー中心に13 Msunの初代星粒子を置き、これを光源として電離光子輻射による電離領域形成と超新星衝撃波の伝播を追った。超新星衝撃波は電離波面外部の高密度領域を通過するため、放射冷却によるエネルギー損失によって衝撃波がハローに落下し、再収縮を起こした。再収縮領域の中心から~1 pcの範囲内で金属量はほぼ一定の値2.6e-4 Zsunとなった。つぎに私は再収縮領域の重力収縮過程を追った。本研究では、ダストが気相中の金属分子の降着により成長するダスト成長を初めて取り入れた。密度10^11 /ccにおいてSiO分子のシリケイトダスト(Mg2SiO4, MgSiO3)への降着により、ダスト成長が起こる。密度10^14/ccにおいて連続光に対してガスの光学的厚みが大きくなり、ダスト冷却率が小さくなると、原始星コアが形成される。その質量は0.06 Msunであり、小質量星形成が示唆された。この研究から、一回の超新星爆発でミニハローの自己汚染により、現在観測されている長寿命つまり小質量（<0.8 Msun）の金属欠乏星が形成されることが示唆される。

The ultimate goal of this research is to know the mass distribution and metal content distribution of the first-generation Galaxy star. The star mass distribution and the metallicity distribution interact with each other and the mutual influence is reached (e.g. Omukai 2000; Ritter et al. 2016).そこでThis study is the first step of interaction and the supernova explosion of the first generation star. Metal deficient stars form a series of metal-deficient stars. This study is based on the N-body/Adaptive Mesh Refinement (AMR) system using the いて cosmology. The red square offset in the calculation area of 300 kpc is 12.1において1e6 Msunのミニハローが Formationされた.ハローcenterに13 MsunのFirst-generation star particleをsettingき、これをLight sourceとしてIonizing photon radiationによるIonization field formationとSupernova impact waveの伝 BroadcastingをChasingった. The supernova impact wave passes through the high-density area outside the ionization wave surface and is cooled by radiation.るエネルギーloss によって rush wave がハローにfall し, and then shrink をrise こした. The center of the shrinkage area is ~1 pc, and the amount of metal within the range is certain. The value is 2.6e-4 Zsun. The process of gravity contraction in the つぎに private は re-shrinking field is the pursuit of った. This study is about the growth of metal molecules in the phase of metal molecules. Density 10^11 / ccにおいてSiO molecule のシリケイトダスト (Mg2SiO4, MgSiO3) へのfalling により、ダストgrowing がriseこる. Density 10^14/ccにおいて连続光に対してガスのoptical thicknessみが大きくなり, ダスト cooling rate が小さくなると, original star コアが formation される.そのmassは0.06 Msunであり、Small mass star formation がshows instigation された.このResearch から、One time のSupernova explosion 発でミニハローのown pollution により、Now look at the されているlong life つまりsmall mass (<0.8 Msun)のmetal deficiency starがformationされることがshows instigationされる.