大規模数値計算による原始銀河団領域に関する研究

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1 大規模数値計算による原始銀河団領域に関する研究
諏訪多聞, 羽部朝男 (北海道大学) 吉川耕司 (東京大学)

2 概要 高赤方偏移(z=5)での原始銀河団領域の特徴を調べるために1677万粒子を用いて宇宙論的 N 体計算
z=5 の原始銀河団領域のサイズ、ダークハロー(1012Mo程度)の数密度を算出し、観測と比較 おおむね良い一致

3 Introduction 直径25Mpc LAEs約20個 原始銀河団？ 近年の観測技術の進歩によって高赤方偏移(z=3-5)で原始銀河団と思われる領域が観測されている(e.g. Shimasaku et al. 2003) Shimasaku et al.(2003) z=4.86 での Lyα emitters (LAEs) の観測 黒丸がLAEsを表している

4 Introduction(2) これらの構造はΛCDM宇宙の予想とどのように対応するか?
これを調べるため宇宙論的な数値計算を行い、原始銀河団の特徴を研究 Shimasaku et al.(2003)の観測と比較

5 手法(宇宙論的N体数値計算) Particle-Particle-Particle-Mesh(P3M)法
ボックスの大きさ: 2143 Mpc3 (周期境界) 粒子数: 2563 (～1677万)体 一粒子の質量:2.15×1010MO Softening length: 80kpc 北大計算機センターの onyx300 を用いて並列計算 (16CPU)

6 宇宙論的パラメータ ΛCDMモデル 密度パラメータ: W0 = 0.3 ハッブル定数: H0 = 70km/s/Mpc
宇宙項: l0 = 0.7 初期密度揺らぎの振幅: s8 = 1.0 z=35からz=0までを計算

7 Mpc z=0 におけるダークマターの分布 色はダークマターの密度に対応 この中から質量の大きな銀河団（2×1014Mo以上）を選び出す Mpc

8 Mpc z=0 におけるダークマターと銀河団の分布 白い丸が銀河団 この計算では37個存在 丸の半径は銀河団の半径に等しい Mpc

9 原始銀河団領域 Z=0 で銀河団に含まれているダークマター粒子がz=5で分布している領域を原始銀河団領域とする 重力収縮で銀河団形成 Z=5
過去 Z=0 現在 過去に遡って調べる 銀河団 原始銀河団

10 z=5 におけるダークマターと原始銀河団の分布
Mpc z=5 におけるダークマターと原始銀河団の分布 z=0で銀河団に含まれるダークマター粒子を白い点としてプロットしてある Mpc (comoving)

11 z=0 (原始)銀河団の例 ～5Mpc z=5 ～40Mpc(comoving)

12 銀河ダークハローの分布 LAEsの観測と比較するため、原始銀河団領域の中に銀河ダークハローがどのように分布しているか調べる
LAEsは質量の大きな銀河に対応すると考えて、1012Mo以上をここでは銀河ダークハローと呼ぶ 1012Mo以上のダークハローを抜き出して表示したもの

13 原始銀河団の特徴 原始銀河団の領域の大きさは20～40Mpc 原始銀河団内の銀河ダークハローの個数は1～20程度
Shimasaku et al.(2003) の観測 サイズ:25Mpc LAEs の個数: 約20個

14 銀河ダークハローの分布(2) 分布を表す指標として を用いる
Halo overdensity: Bias parameter: を用いる 37個の原始銀河団領域のそれぞれに対して、halo overdensity, bias parameter を算出 Shimasaku et al.(2003)の観測と比較

15 観測結果 観測:Shimasaku et al. (2003) サイズ:～25Mpc LAEs overdensity: δLAE～2
観測領域全体の平均と比べて Bias parameter: b～6 (for ΛCDM)

16 Halo overdensity of proto-clusters:δhalo
Ntotal=37 観測値 δ～2 δhalo=0.3～10 個数 δhalo

17 Bias parameter of proto-clusters: b
Ntotal=37 観測値 b～6 b=2～26 個数 b

18 観測と数値計算の比較 観測:Shimasaku et al. (2003) サイズ:～25Mpc
LAEs overdensity: δLAE～2 観測領域全体の平均と比べて Bias parameter: b～6 (for ΛCDM) 我々の数値計算 サイズ:20～40Mpc Halo overdensity: δhalo=0.3～10 バイアスパラメータ: b=2～26

19 まとめ 原始銀河団の特徴を調べるために宇宙論的数値シミュレーションを行った
z=0で銀河団となっている領域がz=5でどのような特徴を持つか調べた 原始銀河団の空間サイズ: 20～40Mpc 銀河ハロー (M>1012Mo)のoverdensity: 0.3～10 バイアスパラメータ: 2～25

20 まとめ(2) z=5での LAEs が1012Moの銀河ダークハローに対応するなら、Shimasaku et al. が観測した領域はΛCDM宇宙における原始銀河団に対応 LAEs が 1012Mo程度のダークハローに対応することを示唆