日本的東北大學大學院理學研究科平居悠研究員等人的研究團隊與國立天文臺、計算基礎科學合作基地、神戶大學共同利用國立天文臺的天文學專用超級計算機「ATERUI Ⅱ」，以世界最高解析度成功類比了銀河系的形成情況。類比結果表明，含有大量金、白金等比鐵重的貴金屬元素的星體，形成於100多億年前銀河系起源的小銀河。另外，類比中形成星體的元素量、運動與銀河系恆星的觀測結果一致。
本研究中使用的銀河系形成的類比中恆星和氣體的分佈示意圖。黃色的點代表恆星，藍色和白色的發散雲代表氣體。（供圖：東北大學平居悠研究員）
透過國立天文臺昂望遠鏡等的觀測，已應答到銀河系中有多個比鐵重的元素（金，白金等貴金屬）、鐵比例是太陽5倍以上的星體。歐洲發射的位置天文觀測儀「蓋亞」，已明確這些星體多數與太陽有着不同的軌道。這些特徵表明，富含比鐵重的元素的星體的形成可能反映着銀河系的形成歷史，但尚不清楚這些星體在銀河的歷史中是何時以及如何形成的。
爲此，研究團隊對138億年前宇宙誕生到現在的銀河系形成進行了類比。結果表明，許多富含比鐵重的貴金屬元素的星體，都是100多億年前在銀河系起源的小銀河中形成的。該類比對宇宙初期密度不均勻、暗物質及氣體因重力而聚集，在其中形成星體的程序進行了計算。
研究團隊透過使用獨自開發的數值計算碼及「ATERUI Ⅱ」，實施了比以往高10倍解析度的計算。由此，空間性地分解出了過去無法分解的銀河系起源的小銀河，並探索出了其中星體誕生的情況。
平居研究員表示 「爲了進行該類比，我們反復實施了多次大規模的碼開發和測試，花了7年左右時間取得了成果。今後，將進行大規模類比來解析太陽那樣的恆星。希望透過對銀河系的星體觀測及類比，解開138億年來銀河系形成的歷史。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
論文：Origin of highly r-process-enhanced stars in a cosmological zoom-in simulation of a Milky Way-like galaxy
DOI：10.1093/mnras/stac2489
