矮小銀河残骸から再現する銀河系の歴史年表：位相空間に隠された力学時計の探求

从矮星系遗迹重建的银河系历史时间线：探索隐藏在相空间中的动态时钟

基本信息

批准号：
21K13965
负责人：
服部公平
金额：
$ 3万
依托单位：
The Institute of Statistical Mathematics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

人類の住む天の川銀河は、小さな矮小銀河の衝突と合体を経て現在の姿になったと考えられている。銀河系の歴史を知る上では、過去にどのような矮小銀河が銀河系に衝突したのかを突き止める必要があるが、衝突した矮小銀河の発見は、（１）力学的な位相混合の効果（２）観測誤差の効果によって、困難であった。本研究では、運動の保存量である軌道作用積分(orbital action)を用いることで（１）の困難を克服し、新たに開発した統計数理手法(Greedy Optimistic Clustering；貪欲楽観クラスタリング法)によって（２）の問題を解決した。そして、人工衛星Gaiaの観測データを利用し、形成初期の銀河系に衝突した６個の矮小銀河残骸を発見し、この結果を論文にまとめて出版した。これらの６個の矮小銀河は、運動の状態（位相混合の状態）から推測すると、100億年程度の昔に銀河系に衝突した残骸であると推測される。この推測は、化学組成データ（金属量が低い星であること）からの推測とも整合する結果である。一般に、矮小銀河の残骸の星の運動状態を用いることでその矮小銀河がいつ銀河系に衝突したかを調べることは困難である。これは、Gaiaなどの最新のデータでさえ観測誤差が大きすぎることが主な原因である。この問題に対処するため、上記のGreedy Optimistic Clusteringを用いることで観測誤差の影響を取り除くことができないかどうかを、数値シミュレーションおよび模擬観測を用いて検討した。

据信，由人类居住的银河系是通过小矮星系的碰撞和合并到当前状态的。为了了解银河系的历史，有必要确定过去与星系碰撞的矮星系，但是由于（1）（1）机械相混合和（2）观察误差的效果，发现碰撞的矮人星系很困难。在这项研究中，通过使用轨道作用（这是保守的运动量）克服了（1）的难度，并且通过新开发的统计数学方法（贪婪的乐观聚类）解决了问题（2）。该公司利用卫星盖亚（Gaia）的观察数据发现了六个矮人的银河残留物，这些残余物在其早期形成时与银河系相撞，并在论文中发布了结果。根据运动状态（相混合状态），这六个矮人的星系被视为与大约100亿年前与星系相撞的星系的残留物。这种猜测与化学成分数据的推论（金属量是恒星的事实）是一致的。通常，很难通过使用矮星系的恒星的运动状态来确定矮星系何时与星系碰撞。这主要是由于以下事实：即使是最新数据（例如Gaia）也存在太多的观察错误。为了解决这个问题，我们研究了使用上述贪婪的乐观聚类使用上述使用数值模拟和模拟观察结果来消除观察误差的影响。