【概要】

　名古屋大学高等研究院（兼・大学院理学研究科）の藤井悠里 特任助教と国立天文台科学研究部の荻原正博 特任助教は，土星とその衛星タイタンのように，ガス惑星が大きな衛星をひとつだけもつ系の形成シナリオを初めて提唱しました．
　土星の衛星は現在82個見つかっていますが，その中でも衛星タイタンはひときわ大きいことで有名です．これまでの研究では，このような大きな衛星が惑星の周りにできたとしても複数できるか，もしくはすぐに惑星に落ち込んでしまい残ることができないとされてきました．そのため，大きな衛星をひとつしか持たない衛星系がどのように形成されるかは，長らく謎とされてきました．
本研究では，衛星の材料となったガス惑星周囲の円盤状のガスの温度分布を精密に計算し，そのような円盤の中で形成される衛星の運動を国立天文台が運用する「計算サーバ」を用いて詳細にシミュレーションしました．その結果，円盤内の温度が異なるガスから衛星が力をうけることで，衛星が惑星に向かって移動することを防ぐ「安全地帯」が存在することを発見しました．この「安全地帯」に一時避難した衛星が，惑星の周りからガスが散逸するまで生き残った場合に，タイタンのような大きな衛星をひとつだけもつ衛星系を形成することができることがわかりました．

京都大学基礎物理学研究所 西道啓博 特定准教授（兼：東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構 Kavli IPMU 客員科学研究員），Kavli IPMU 高田昌広 主任研究者，弘前大学，国立天文台，名古屋大学の研究者からなる共同研究チームは，現在の宇宙で観測される銀河の大域的空間分布に見られる「網の目構造」の起源を調査するために，国立天文台のスーパーコンピュータ「アテルイ」及び「アテルイII」を用いて，大規模な宇宙の構造形成^*1シミュレーションを実行しました．ダークマター，ダークエネルギーなどの宇宙の組成^*2，またインフレーションモデルが予言する宇宙の初期条件に関するパラメータが構成する多次元空間から101個の代表点を選び出し，これら全てを網羅するシミュレーション群を実行することで，大規模なデータベースを構築しました．さらに，このデータベースを分析するAIフレームワーク「ダークエミュレータ」を開発し，「任意の」宇宙モデルにおける宇宙の大規模構造の観測量を正確かつ高速に計算することに成功しました．ダークエミュレータを用いることで，スーパーコンピュータでは数日かかる理論予言を，元々のシミュレーションの結果と遜色のない精度を保ちながらもノートパソコンで数秒以内に計算することが可能になります．これは計算コストをおおよそ１億分の１に低減したことになり，実観測データから宇宙の根源的な情報を引き出す操作を飛躍的に高速化することを可能としました．
本研究成果は，2019年10月8日に米国の天体物理学専門誌「アストロフィジカル・ジャーナル」にオンライン掲載されました．
（2020年2月5日 プレスリリース）

【概要】

惑星は太陽のような恒星の周りを回る天体です．しかし，鹿児島大学と国立天文台の研究者からなるチームは，この常識を覆す理論を提案しました．まったく新しい「惑星」の種族が銀河中心の巨大ブラックホールの周囲に形成される可能性を世界ではじめて理論的に示したのです．現在，3000以上の恒星のまわりで太陽系外惑星が見つかっており，その形成理論が提唱されています．研究チームはこの理論が正しいならば，銀河の中心に存在している太陽の1000万倍もの質量をもつ巨大ブラックホールの周りにあるマイクロメートルサイズの塵から，地球質量の10倍程度の「惑星」が1万個以上も形成されることを明らかにしました．この「惑星」はブラックホールから約10光年ほど離れたところを周り，その形成には数億年ほどかかるとされます．今回の発見は，まったく新たな研究分野の創設につながり，将来の技術革新によって，この新天体が実際に検出されるのではないかと研究チームは期待しています．
本研究成果は，2019年11月26日のアメリカ天文学会誌 Astrophysical Journal に掲載されます．
（2019年11月25日 プレスリリース）

ブラックホールを画像として捉えること，それは天文学における究極の目標の一つです．イベント・ホライズン・テレスコープ（Event Horizon Telescope，以下EHT）は，ブラックホールの姿を捉えるべく世界中の8か所の電波望遠鏡をつないだ，いわば地球サイズの望遠鏡です．2017年から始まったこの観測の初めての結果が，このたび公開されました．地球から5500万光年離れた楕円銀河M87の中心に存在する巨大ブラックホールが作り出す「ブラックホールシャドウ」と呼ばれる黒い影とその周辺の「光子リング」をEHTは描き出しました．観測の詳細については国立天文台プレスリリース「史上初、ブラックホールの撮影に成功―地球サイズの電波望遠鏡で、楕円銀河M87に潜む巨大ブラックホールに迫る」をご覧ください．

【概要】

　宇宙最大の爆発現象である「ガンマ線バースト」の起源の一部は，大質量星が一生の最期に起こす大爆発で形成されるジェットによるものと考えられていますが，そこからのガンマ線の放射メカニズムは長い間謎とされてきました．理化学研究所の伊藤裕貴研究員らによる研究チームは，国立天文台のスーパーコンピュータ「アテルイ」などを用いて，放射メカニズムとして有力と考えられている「光球面放射モデル」を，現実に近い条件のもと大規模なシミュレーションを行いました．その結果，これまで観測的に知られていたガンマ線バーストのスペクトルと明るさの相関関係「米徳（よねとく）関係」を再現することに成功しました．これは，ガンマ線バーストの主要な放射メカニズムが光球面放射であることを示し，大質量星の爆発の過程を解き明かすことにつながる成果です．
　この研究成果は英国のオンライン科学雑誌「Nature Communications」に2019年4月3日に掲載されました．
（2019年4月3日 プレスリリース）

【概要】

　金やレアアース元素などの重元素の起源として、中性子星同士の合体が近年注目されています。中性子星合体で生成される重元素の種類や量を調べるには、合体したときに放射される電磁波を分析する必要があります。核融合科学研究所の加藤太治（かとうだいじ）准教授、リトアニアのビリニュス大学のガイガラス・ゲディミナス教授、東北大学の田中雅臣（たなかまさおみ）准教授らは、核融合研究に用いられる計算手法を応用した大規模計算によって、中性子星合体からの光の解析に欠かすことのできない、元素が吸収・放射する光の波長や強さなどを表す原子データを、世界最高の精度で求めることに成功しました。天文学と核融合科学の協力により、宇宙における重元素の起源の解明が今後さらに加速することが期待されます。
この研究成果は2019年2月1日（日本時間2月2日）に米国の天体物理学専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル・サプリメント・シリーズ』オンライン版に掲載されました。
（2019年2月21日 プレスリリース）

【概要】

国立天文台の泉拓磨氏，鹿児島大学の和田桂一氏を中心とする研究チームは，アルマ望遠鏡を使ってコンパス座銀河の中心に位置する超巨大ブラックホールを観測し，その周囲のガスの分布と動きをこれまでになく詳細に明らかにすることに成功しました．活動的な超巨大ブラックホールの周囲にはガスや塵のドーナツ状構造が存在すると考えられてきましたが，その成因は長年の謎でした．今回の観測結果とスーパーコンピュータ「アテルイ」によるシミュレーションを駆使することで，超巨大ブラックホールの周囲を回りながら落下していく分子ガス円盤と，超巨大ブラックホールのすぐ近くから巻き上げられる原子ガスの存在が浮かび上がり，これらの「ガスの流れ」が自然とドーナツ的構造を作っていることが確かめられました．この結果は，存在そのものは天文学の教科書に掲載されていながら，その詳しい構造・運動・形成メカニズムがわかっていなかったドーナツ状構造の正体を暴いた，重要な成果といえます．（2018年11月30日 プレスリリース）

【概要】

2017年、連星を成す二つの中性子星の合体現象が、重力波と電磁波を用いた観測によって世界で初めて捉えられました。実は、中性子星どうしの連星が作られる条件はたいへん難しいと考えられており、その形成過程はこれまで明らかになっていませんでした。この問題を解決するために、国立天文台理論研究部の守屋尭 特任助教らの研究チームは、次のような理論が唱えてきました。中性子星と連星を成している星の外層が大きく剥がれ、その状態で超新星爆発を起こすと、結果、中性子星どうしの連星が作られるという説です。そしてついに、この理論で予測された外層が大きく剥がれた超新星とよく一致する特徴を示す超新星が、過去の観測データからこのたび発見されたのです。これは、中性子星どうしの連星を形成すると考えられる超新星爆発を、世界で初めて捉えた観測と言えます。（2018年10月12日 プレスリリース）

【概要】

すばる望遠鏡の威力を最大限発揮させた超広視野主焦点カメラ ハイパー・シュプリーム・カム（Hyper Suprime-Cam，HSC）による宇宙観測の国際共同研究プロジェクトは，宇宙の３次元ダークマターの空間分布について最も深く（過去の宇宙）かつ広い天域の地図を作成し，解析しました．東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）の日影千秋特任助教を中心とする，東京大学，国立天文台，名古屋大学，米国プリンストン大学，米国カーネギーメロン大学，台湾中央研究院天文及天文物理研究所（ASIAA）の研究者らからなる国際研究チームは，約 1000 万個の銀河の形状における重力レンズ歪み効果を観測することに成功し，銀河などの宇宙の構造の形成の度合いを表す物理量を精密に測定しました．今回の HSC の結果と欧州宇宙機関（ESA）の宇宙背景放射観測衛星「プランク」および他の宇宙観測の結果と組み合わせることで，研究チームは宇宙最大の謎であるダークエネルギーの性質についても知見を得ることに成功しました．（2018年9月26日 プレスリリース，10月3日掲載）

【概要】

大質量星が一生の最期に起こす超新星爆発．その爆発直前の星が大量のガスを放出していることが，このたび明らかになりました．これは標準的な星の進化の理論では考えられていなかったことです．爆発直前に放出される厚いガスに包まれた超新星爆発のシミュレーションと，爆発直後の超新星を多数観測したデータとの詳細な比較とを行った，国立天文台の守屋尭 特任助教らの研究の結果，星の進化の最終段階に新たな知見が加わったのです．本研究は，2018年9月3日付の英国の科学雑誌「Nature Astronomy」オンライン版に掲載されました．（2018年9月4日 プレスリリース）