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20130116
- 3. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
❖ 系外惑星(佐々木)
❖ 天体観測(本田)
❖ 銀河系・近傍銀河(橋本)
❖ 初期宇宙と構造形成(堀)
❖ 宇宙論・超新星(高梨)
- 4. 宇宙の空間的拡がり
恒星(惑星系) 銀河群・銀河団
惑星 銀河 宇宙の大規模構造
サイズ小 サイズ大
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- 8. さらに遠くまで広がる太陽系
天文単位(AU)
太陽から地球までの距離
(約1億5000万km)
「オールトの雲」
=
長周期彗星の巣
- 9. 巨大天体衝突による月形成
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原始惑星が衝突
飛び散った破片が地球の
周囲に円盤を形成
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- 12. 本講義で扱ったテーマ
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- 16. 原始惑星系円盤
分子雲コアの収縮
!
重力と遠心力のつりあい
! 原始惑星系円盤が形成
原始星 T タウリ型星
分子雲コア 原始惑星系円盤
- 17. 微惑星の合体成長
数kmサイズの
微惑星が形成
↓
互いに衝突・合体
を繰り返し成長
暴走成長により
少数の微惑星が急成長
↓
火星サイズの
原始惑星が形成
- 18. 惑星形成最終ステージ
原始惑星同士が巨大天体衝突
を繰り返す
→ 地球型惑星形成
原始惑星に円盤ガスが暴走的
に流入
→ 巨大ガス惑星形成
- 19. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
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- 24. 宇宙は地球であふれてる!?
理論計算
観測
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- 27. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
❖ 系外惑星(佐々木)
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❖ 宇宙論・超新星(高梨)
- 30. 次世代巨大望遠鏡計画
(Thirty Meter Telescope)
• 66 • 492 30m
E-ELT, GMT –
• (James Webb Space Telescope)
– (
e Infrared telescope for GMT
5000m) E-ELT, – 2021
–
gy and Astrophysics) •
E-ELT (European Extremely Large Telescope) 6.5m
(18 )•
• 2011/9
m– – 16 39m, – – 1000
• 2012 30mm ) – (L2)
GMT (Giant Magellan Telescope)
–
(6K= -267 ) – 2011 (2018 ?)
–(H2L2
21.4m, ) GMT
E-ELT
- 32. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
❖ 系外惑星(佐々木)
❖ 天体観測(本田)
❖ 銀河系・近傍銀河(橋本)
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❖ 宇宙論・超新星(高梨)
- 33. • 天の川の正体
• 銀河系(天の川銀河)
星の集まり
• 銀河(天の川銀河)
太陽系が所属する銀河:約1000億個の星々からなる
棒状渦巻銀河・中心には巨大ブラックホール
前回の復習
• 天の川の正体
• 星の集まり
• 銀河(天の川銀河)
銀河中心
25000光年
銀河中心
太陽系 25000光年
太陽系
- 37. 活動銀河
電磁波の種類によってその姿が大きく変わって見える
動銀河
活動銀河
中心部分(銀河活動核)が異常に明るい
観測する電磁波の種類によって
その姿が大きく変わって見える 観測する電磁波の種類によって
その姿が大きく変わって見える
活動銀河
観測する電磁波の種類によって
その姿が大きく変わって見える
NASA/CXC/SAO 11/43 NASA/
- 38. 超巨大ブラック
ホールの謎 1
大きな銀河
=
1 億倍のギャップ
大きなブラックホール
大きな国ほど
石ころは大きいか?
卵が先か、鶏が先か?
34/43
- 39. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
❖ 系外惑星(佐々木)
❖ 天体観測(本田)
❖ 銀河系・近傍銀河(橋本)
❖ 初期宇宙と構造形成(堀)
❖ 宇宙論・超新星(高梨)
- 41. 加速膨張する宇宙
© NASA
(現在) 最遠方銀河 : 約5億年後
MACS0647-JD
宇宙の暗黒時代 (Coe et al.2012)
張
宇宙の晴れ上がり 加速膨
約38万年後
Inflation
NASAの
Big Bang WMAP衛星
量子ゆらぎ
宇宙 再電離
銀河や惑
星の誕生
(現在)最古の星 : 約5億年後
HE 1523-0901 (Frebel et al.2007)
宇宙の始まり 現在 (137億年)
- 42. 宇宙を構成する成分
宇宙を構成する成分
※ バリオン(Baryon) : 普通の物質
■ 宇宙論パラメータ
(a) Hubble定数 (H0) : 現在の膨張速度 ← 遠方の銀河
(b) 物質密度 (Ωm) : バリオン(Ωb) ← 元素合成
渦巻銀河の回転速度
+ 暗黒物質(Ωc) ← 銀河(団)の構造
(c) 宇宙項(ΩΛ) : 暗黒エネルギー ← 遠方のIa型超新星
※ 宇宙の曲率 (k) : k = Ωm +ΩΛ-1 ← CMB
Hubble定数(H0)[km/s•Mpc] 70.4 物質
バリオン密度(Ωb) 0.0456 4%
暗黒エネルギー
暗黒物質の密度(Ωc) 0.227 暗黒物質
73%
暗黒エネルギー密度(ΩΛ) 0.728 23%
(Komatsu+10;Jarosik et al.2010)
※ 現在の宇宙モデル: ΛCDM (冷たい暗黒物質) モデル
(Cold Dark Matter)
バリオン音響振動 (BAO : Baryon Acoustic Oscillation)
--- 宇宙晴れ上がり以前のバリオン振動 → 音波
宇宙年齢 = 137億年
- 43. 冷たい暗黒物質モデル
2100万年 1億年
粒子数
10億個
(N体計算
※ Λ : 宇宙
47億年 136億年
(Millennium Simulations : Springel et al. 2005)
- 44. 密度の揺らぎから初代星へ
密度 揺らぎから初代天体の形成
ΛCDMモデル 100万倍の太陽質量
約3億年後 約1000K (virial温度)
Virial平衡 (重力とガス圧の釣合)
ガスの冷却
(H2分子の回転遷移)
H2
形成
Hの三体反応, H‒反応
収縮
低温の高密度なガス雲
(ハロー) 高密度なコア
(Yoshida et al. 2003)
1000倍の太陽質量( 300K)
(N体+SPH計算 : 4800万個の粒子)
※ Virial定理:系のポテンシャル(U)と運動エネルギー(T ) --- U + 2T = 0
- 45. 密度揺らぎとバリオン音響振動
【概念図】 ※ バリオン(baryon) --- 普通の物質
初期状態 暗黒物質
(4成分の一流体) バリオン
光子
ニュートリノ
ニュートリノ
重力 輻射圧 (相互作用せず) 自由に外側へ
暗黒物質 : 滞留 光子・バリオン流体
(自己重力) (Thomson散乱を通して強く結合)
宇宙の晴れ上がり
光子は外側へ逃げる
揺らぎ成長 (自己重力) バリオン : 停留
バリオンの密度の揺らぎ
→ 音波(弾性波)振動
『バリオン音響振動』
時間 重力相互作用 (BAO : Baryon Acoustic Oscillation)
- 46. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
❖ 系外惑星(佐々木)
❖ 天体観測(本田)
❖ 銀河系・近傍銀河(橋本)
❖ 初期宇宙と構造形成(堀)
❖ 宇宙論・超新星(高梨)
- 49. 一般相対論的宇宙モデル
アインシュタイン方程式
1
Rµ Rgµ + gµ = 8 GTµ
2
時空の歪み 宇宙項 物質の分布
主要な宇宙論パラメータ
宇宙の時空間
ハッブル定数 密度パラメータ (年齢や曲率)
減速係数 曲率係数 宇宙項 についての情報
- 50. 距離の梯子
年周視差
H-R図
セファイド型変光星
超新星
T-F関係・F-J関係
順番に遠い距離まで
物差しを伸ばす
- 53. 本講義で扱ったテーマ
❖ 太陽系(佐々木)
❖ 星惑星形成(佐々木)
❖ 系外惑星(佐々木)
❖ 天体観測(本田)
❖ 銀河系・近傍銀河(橋本)
❖ 初期宇宙と構造形成(堀)
❖ 宇宙論・超新星(高梨)
- 55. 連絡先
❖ Sasaki Takanori Online:http://sasakitakanori.com
トップページに講義資料へのリンクを載せておきます
今日の講義の資料も明日中には載せる予定
❖ メール:takanori@geo.titech.ac.jp
講義の感想, 質問, 要望, 相談
惑星科学全般についての質問
研究や研究者についての質問