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。

这项研究的目的是澄清在星系中心发现的各种年轻恒星结构（星盘、S星；距离银河系中心黑洞数百个天文单位的年轻恒星）的起源。因此，我们模拟了星系中心星团的演化，其中星团和星系都被表示为N个天体。虽然这样的计算对于准确获得星团的演化至关重要，但使用传统的计算方法是不可能的，因此在这项研究中我们开发了一种称为“桥”的新计算方法。这是一种仅高精度计算星团内部运动，并使用近似算法高速计算其余部分的方法。随着桥接方法的发展，计算时间显着减少，我们在世界上首次成功地利用N个星团和星系计算了星系中星团的演化。此外，这项研究还包括星团内恒星的合并和中等质量黑洞的形成。因此，当星团内部发生恒星失控合并并形成中等质量黑洞时，不再束缚于星团的恒星可以通过与中等质量黑洞的手段运动共振被输送到银心。黑洞明白了。这是一种与之前想象的完全不同的新机制。还发现传送到银心的恒星轨道元素变得随机，成功再现了S星轨道元素的特征。这些结果开始阐明迄今为止一直笼罩在神秘之中的S星的起源。研究还发现，星团输送的恒星分布可以成功再现在星系中心观察到的年轻恒星盘结构的密度剖面以及具有许多大质量恒星的恒星质量分布。这项研究证明了从星团中同时再现具有不同特征的两颗恒星（S 星和星盘）分布的可能性。

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

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

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fujii;M.;藤井通子;藤井通子;藤井通子;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

銀河系中心部の若い星の起源:銀河中心部における星団の進化のN体シミュレーション

银河系中心年轻恒星的起源：银河系中心星团演化的N体模拟