Study of the formation of dark matter-deficient galaxies using high performance computing

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本研究は、最近の観測で発見された、ダークマターをほとんど含まない新しい銀河種族「ダークマター欠乏銀河」の形成過程を解明することを目的とする。標準的な銀河形成論では、コールドダークマターの塊の中から銀河が誕生し、銀河全体の約90%以上をダークマターが占めていると考えられている。そのため、ダークマターの割合が全体の50%以下であるダークマター欠乏銀河が存在することは、現在の理論モデルにおける大きな謎の一つである。本研究では、大質量銀河内を運動するダークマターサブハロー同士の衝突現象がダークマター欠乏銀河を誘発的に形成するモデルに着目している。これまでの研究で、ダークマター欠乏銀河やダークマターを多く含んだ通常の矮小銀河が同質量のダークマターサブハロー同士の正面衝突によって形成するような衝突速度の条件を解析的に導き、シミュレーションによってそれらの形成・進化過程を調査した。本年度は、このような衝突現象がどれくらい起こるのかを調べるために、解析モデルと数値シミュレーションを用いてホストハロー内を運動するサブハロー同士の衝突頻度を研究した。ホストハローが力学平衡状態であると仮定した解析モデルから、サブハロー衝突現象が起こる位置や衝突速度の確率分布を導いた。さらに宇宙論的N体シミュレーションの結果から衝突回数を測定した。これらの結果から、ダークマター欠乏銀河を形成するような衝突現象が矮小銀河の力学的タイムスケールと同程度の頻度で起こることを見出した。また、観測されたダークマター欠乏銀河のサイズが、他の銀河よりも大きいという特徴を調査するために、超新星フィードバックモデルを変えた三次元サブハロー衝突シミュレーションを実行した。超新星フィードバックが強いモデルでは、衝突によってガスのアウトフローが強くなり、より広がった構造を持つダークマター欠乏銀河を形成することが分かった。