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

利用 N 体模拟研究银心星团的演化

基本信息

批准号：
07J07797
负责人：
藤井通子
金额：
$ 1.73万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

这项研究的目的是阐明在银河系中心发现的各种年轻恒星结构的起源（星形磁盘，S-Stars；来自银河系中心黑洞的几百个AU的年轻恒星）。因此，我们模拟了星系中心中的恒星簇的演变，将簇和星系作为N形物体表示。这样的计算对于正确获得星形簇的演变至关重要，但是使用常规计算方法不可能，因此本研究开发了一种称为“桥梁”的新计算方法。这是一种仅以高精度来计算恒星簇的内部运动的方法，而其余的则是使用近似算法在高速计算的。该桥方法的开发显着缩短了计算时间，并且在世界上首次使用N型字段成功地计算了群集和星系。此外，这项研究结合了恒星簇中的恒星和中间质量黑洞的形成。结果，发现当恒星合并到星团并形成一个中间质量黑洞时，不再由星团束缚的恒星通过与中间质量黑洞的平均运动共振运输到星系中心。这是一种与先前思想机制完全不同的新机制。还发现，在星系中心携带的恒星的轨道元素是随机的，并且S-Star的轨道元素的特征得到了很好的再现。这些结果揭示了S-Star的起源，直到现在一直笼罩着神秘。还发现，恒星簇携带的恒星的分布可以成功地再现在银河系中心观察到的年轻恒星的圆盘结构的密度曲线，以及带有许多大恒星的恒星的质量分布。这项研究表明，两个具有不同特征，S-Star和恒星盘的恒星的分布可以同时从恒星簇中复制。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

星団における中間質量ブラックホールの形成とその銀河中心への降着

星团中中等质量黑洞的形成及其对银河系中心的吸积

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fujii;M.;藤井通子;藤井通子;藤井通子
通讯作者：
藤井通子

A Multiphysics and Multiscale Software Environment for Modeling Astrophysical Systems

DOI：
10.1016/j.newast.2008.10.006
发表时间：
2008-06
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Zwart;S. McMillan;B. O. Nualláin;D. Heggie;J. Lombardi;P. Hut;Sambaran Banerjee;H. Belkus;T. Fragos;J. Fregeau;Michiko Fuji;E. Gaburov;E. Glebbeek;D. Groen;S. Harfst;R. Izzard;M. Jurić;S. Justham;P. Teuben;J. V. Bever;O. Yaron;M. Zemp
通讯作者：
S. Zwart;S. McMillan;B. O. Nualláin;D. Heggie;J. Lombardi;P. Hut;Sambaran Banerjee;H. Belkus;T. Fragos;J. Fregeau;Michiko Fuji;E. Gaburov;E. Glebbeek;D. Groen;S. Harfst;R. Izzard;M. Jurić;S. Justham;P. Teuben;J. V. Bever;O. Yaron;M. Zemp

銀河中心部における星団の進化:星の暴走的合体による中間質量ブラックホールの形成

星系中心星团的演化：通过恒星失控合并形成中等质量黑洞