1 銀河系力学構造の 構築について 上田晴彦 ( 秋田大学 ) 郷田直輝, 矢野太平 ( 国立天文台 ) 竹原理論物理学研究会 ２０１１年６月７日 ホテル大広苑
2 1 はじめに 位置天文（アストロメトリ） 天体の位置・速度の情報を求め、銀河系内の星の 地図を作る 地球の大気の影響を受けない宇宙からの観測が必要！ （地 上では 0.03 秒角が限界） ヒッパルコス衛星（１９８９～１９９３年） １ミリ秒角（ 秒角）の精度 1 秒角＝１ /3600 度
4 10 マイクロ秒角レベルへの挑戦 位置天文学は GAIA 時代に突入 打ち上げ 予定 : 2012 ミッショ ン終了予定 : 2017 目的： これまでで最も大きく、かつ正確な銀河 系の ３次元地図の作成
5 JASMINE (Japan Astrometry Satellite Mission for INfrared Exploration) 日本の赤外線探査による位置天文衛星計画 Nano-JASMINE (2011 年 or2012 年初頭） 50 ㎝級衛星 日本初の位置天文観測衛星（観測精度～ 3 ミリ秒角 ） （ヒッパルコス衛星に次ぎ世界でも二番目） 赤外線領域における 世界初の全天位置天文カタログ
6 ２ 銀河系力学構造と位相分布関数 スペースアストロメトリにより、膨大な数の星の位置 と 速度が求まる ⇒ 銀河の力学構造の決定が可能に！！ 位相分布関数 f(x,v,t) は力学構造を記述する基本量 ⇒ しかし位相分布関数は観測からは直接求まらない。 なぜ求まらな い？
7 必要な情報 我々の銀河の全ての構成要素（重力物質）を表現 する位相分布関数 スペース・アストロメトリ 観測された星の位相分布関数のみ得られる！！ アストロメトリ・データから、重力物質全体の位 相分布関数をどのように構築していくか、という 理論的な研究の必要性
8 銀河系の位相分布関数を決定することを考える。 ⇒ 銀河系の力学的時間尺度は宇宙年齢に比べ 十分に短いことを考慮する 基本的仮定：銀河系の構造は定常状態 ただし現実的には銀河は非定常であるかもしれない。 ⇒ ずれが小さいと期待できるので、定常状態か らの 摂動として計算可能
9 銀河系の構造が定常であると？ ⇒ ほぼすべての星の軌道は規則的 強いジーンズの定理 位相分布関数は３つの孤立積分（作用変数）の 関数 ⇒ f(J 1,J 2,J 3 ) J は位相分布関数をコンパクトに表現する際に有用
10 １）銀河系の重力ポテンシャルを仮定 A) Logarithmic potential (Disk 部分 ) B) Ferrers potential (Bulge 部分 ) 3 銀河系力学構造構築の全体像
11 ２）仮定したポテンシャルのもとで J ⇔ x,v を評価 位相分布関数のコンパクトな表現はモデル作りに有 用 であるが、弱点も存在する f model は J の関数 ⇒ f model (J) f obs は (x,v) の関数 ⇒ f obs (x,v) もし我々が J ⇔ x,v の変換を知らなければ、モデル と 観測の結果を比べることが出来ない。 仮定したポテンシャルのもとで、作用変数 J とｘ、 ｖとの 変換を求めることは、とても重要
12 ３）重力物質の位相分布関数の作成 仮定したポテンシャルのもとで、初期条件を変え た テスト粒子の軌道を多数計算。 ポアソン方程式 を通して、密度 分布を計算 各々の軌道をある重みで足し上げる ⇒ 密度分布を再現できるような重みを求める ⇒ 位相分布関数 ｆ（ J ）、ｆ（ｘ、ｖ） を推 定
13 ４）観測データから重力物質の位相分布関数を 推定 観測データは、明るさや色で選択された特定の星の み の情報を含む ⇒ 選択効果が働いている！！ ・星の初期質量関数や形成史に関する知識？ ・ダークマターに関する知識？
14 ５）両者の比較 一般に食い違うので、より近くなるようポテン シャルの パラメータを変更 ⇒ かなりの試行錯誤が必要？
15 Φ(x) を仮定 made-to-measure 法で f(J) を決定 全ての重力物質 の DF を推測 比較 J ⇔ x,v を評価 改良！ Syer & Tremaine (1996)
16 ご清聴ありがとう ございました