研究活動情報

• Nitrogen enhancement of GN-z11 by metal pollution from supermassive stars

  S. Ebihara, M. Fujii, T. Saitoh, Y. Hirai, H. Umeda, Y. Isobe, C. Nagele

  Context. Spectroscopic observations by the James Webb Space Telescope (JWST) have revealed young, compact, high-redshift ( z ) galaxies with high nitrogen-to-oxygen (N/O) ratios. GN-z11 at z  = 10.6 is one of these galaxies. Aims. One possible scenario for such a high N/O ratio is pollution from supermassive stars (SMSs), from which stellar winds are expected to be nitrogen-rich. The abundance pattern is determined by both galaxy evolution and SMS pollution, but so far, simple one-zone models have been used. Using a galaxy formation simulation, we tested the SMS scenario. Methods. We used a cosmological zoom-in simulation that includes chemical evolution driven by rotating massive stars (Wolf-Rayet stars), supernovae, and asymptotic giant branch stars. As a post-process, we assumed the formation of an SMS with a mass between 10 ³ and 10 ⁵  M _⊙ and investigated the contribution of its ejecta to the abundance pattern. Results. The N/O ratio was enhanced by the SMS ejecta, and the abundance pattern of GN-z11, including the carbon-to-oxygen and oxygen-to-hydrogen ratios, was reproduced by our SMS pollution model if the pollution mass fraction ranges between 10–30 percent. This pollution fraction can be realized when the gas ionized by the SMS is polluted, and the gas density is 10 ⁴  − 10 ⁵ cm ⁻³ assuming a Strömgren sphere. We also compared the abundance pattern with those of other N/O-enhanced high- z galaxies. Some of these galaxies can also be explained by SMS pollution.

  EDP Sciences, 2026年06月, Astronomy & Astrophysics, 710, A239 - A239, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Vaulting the Barrier: An Intrinsic Mechanism to Fuel the Gas beyond the Nuclear Ring into the Central Region of Barred Galaxies

  Kotaro Kobayashi, Naomichi Yutani, Takayuki R. Saitoh, Junichi Baba, Keiichi Wada

  2026年05月, The Astrophysical Journal Letters

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Self-consistent N-body simulation of planetesimal-driven migration. II. The effect of PDM on planet formation from a planetesimal disk

  Tenri Jinno, Takayuki R Saitoh, Yoko Funato, Junichiro Makino

  2026年04月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• The First Star-by-star $N$-body/Hydrodynamics Simulation of Our Galaxy Coupling with a Surrogate Model

  Keiya Hirashima, Michiko S Fujii, Takayuki R Saitoh, Naoto Harada, Kentaro Nomura, Kohji Yoshikawa, Yutaka Hirai, Tetsuro Asano, Kana Moriwaki, Masaki Iwasawa, Takashi Okamoto, Junichiro Makino

  ACM, 2025年11月, Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis, 1859 - 1873, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Dynamical Mechanism of Episodic Gas Accretion to the Central Region of Spiral Galaxies

  Naomichi Yutani, Nozomu Kawakatu, Takayuki Saitoh, Keiichi Wada

  2025年11月, The Astrophysical Journal, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）

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• The R-process Alliance: Enrichment of r-process Elements in a Simulated Milky Way–like Galaxy

  Yutaka Hirai, Timothy C. Beers, Young Sun Lee, Shinya Wanajo, Ian U. Roederer, Masaomi Tanaka, Masashi Chiba, Takayuki R. Saitoh, Vinicius M. Placco, Terese T. Hansen, Rana Ezzeddine, Anna Frebel, Erika M. Holmbeck, Charli M. Sakari

  2025年09月, The Astrophysical Journal

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Probing Chemical Enrichment in Extremely Metal-poor Galaxies

  Keita Fukushima, Kentaro Nagamine, Akinori Matsumoto, Yuki Isobe, Masami Ouchi, Takayuki R. Saitoh, Yutaka Hirai

  2025年07月, The Astrophysical Journal, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• ASURA-FDPS-ML: Star-by-star Galaxy Simulations Accelerated by Surrogate Modeling for Supernova Feedback

  Keiya 島敬也 Hirashima 平, Kana Moriwaki, Michiko S. Fujii, Yutaka Hirai, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino, Ulrich P. Steinwandel, Shirley Ho

  2025年07月, The Astrophysical Journal

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Formation of massive star clusters with and without iron abundance spreads in a dwarf galaxy merger

  Hidenori Matsui, Kenji Bekki, Madeleine McKenzie, Takayuki R Saitoh

  Abstract To study the formation of star clusters and their properties in a dwarf–dwarf merging galaxy, we have performed a numerical simulation of a dwarf–dwarf galaxy merger by using the Tree+GRAPE $N$-body/SPH code ASURA. In our simulation, 13 young star clusters are formed during the merger process. We show that our simulated star clusters can be divided into two types: with and without [Fe$/$H] abundance variations. The former is created by a seed star cluster (the first-generation stars) formed in compressed gas. These stars contaminate the surrounding gas by Type II supernovae. At that time, the energy injection is insufficient to induce an outflow of the surrounding gas. After that, the contaminated gas falls into the seed, thereby forming a new generation of stars from the contaminated gas. We also show that most star clusters are formed in the galactic central region after the second encounter and fall into the galactic center due to dynamical friction within several hundred Myr. As a result, close encounters and mergers between the clusters take place. Although the clusters with shallower gravitational potential are tidally disrupted by these close encounters, others survive and finally merge at the center of the merged dwarf galaxies to create a nuclear star cluster. Therefore, the nuclear star cluster comprises various stellar components in ${[\rm Fe/H]}$ abundance and age. We discuss our work in the context of observations and demonstrate the diagnostic power of high-resolution simulations in the context of star cluster formation.

  Oxford University Press (OUP), 2025年02月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 77(2) (2), 370 - 380, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• SIRIUS: Identifying Metal-poor Stars Enriched by a Single Supernova in a Dwarf Galaxy Cosmological Zoom-in Simulation Resolving Individual Massive Stars

  Yutaka Hirai, Takayuki R. Saitoh, Michiko S. Fujii, Katsuhiro Kaneko, Timothy C. Beers

  2025年02月, The Astrophysical Journal Letters

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Modifications of SPH towards three-dimensional simulations of an icy moon with internal ocean

  Keiya Murashima, Natsuki Hosono, Takayuki R. Saitoh, Takanori Sasaki

  Elsevier BV, 2025年02月, New Astronomy, 115, 102320 - 102320

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Self-consistent N-body simulation of planetesimal-driven migration. I. The trajectories of single planets in the uniform background

  Tenri Jinno, Takayuki R Saitoh, Yoko Funato, Junichiro Makino

  2024年12月, Publications of the Astronomical Society of Japan

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Solar System Migration Points to a Renewed Concept: Galactic Habitable Orbits

  Junichi Baba, Takuji Tsujimoto, Takayuki R. Saitoh

  2024年12月, The Astrophysical Journal Letters

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）

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• Chemo-dynamical Evolution of Simulated Satellites for a Milky Way–like Galaxy

  Yutaka Hirai, Evan N. Kirby, Masashi Chiba, Kohei Hayashi, Borja Anguiano, Takayuki R. Saitoh, Miho N. Ishigaki, Timothy C. Beers

  Abstract The chemical abundances of Milky Way’s (MW's) satellites reflect their star formation histories (SFHs), yet, due to the difficulty of determining the ages of old stars, the SFHs of most satellites are poorly measured. Ongoing and upcoming surveys will obtain around 10 times more medium-resolution spectra for stars in satellites than are currently available. To correctly extract SFHs from large samples of chemical abundances, the relationship between chemical abundances and SFHs needs to be clarified. Here, we perform a high-resolution cosmological zoom-in simulation of a MW-like galaxy with detailed models of star formation, supernova (SN) feedback, and metal diffusion. We quantify SFHs, metallicity distribution functions, and the α-element (Mg, Ca, and Si) abundances in satellites of the host galaxy. We find that star formation in most simulated satellites is quenched before infalling to their host. Star formation episodes in simulated satellites are separated by a few hundred Myr owing to SN feedback; each star formation event produces groups of stars with similar [α/Fe] and [Fe/H]. We then perform a mock observation of the upcoming Subaru Prime Focus Spectrograph (PFS) observations. We find that Subaru PFS will be able to detect distinct groups of stars in [α/Fe] versus [Fe/H] space, produced by episodic star formation. This result means that episodic SFHs can be estimated from the chemical abundances of ≳1000 stars determined with medium-resolution spectroscopy.

  American Astronomical Society, 2024年07月, The Astrophysical Journal, 970(2) (2), 105 - 105

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  研究論文（学術雑誌）


• Simulations predict intermediate-mass black hole formation in globular clusters

  Michiko S. Fujii, Long Wang, Ataru Tanikawa, Yutaka Hirai, Takayuki R. Saitoh

  Intermediate-mass black holes (IMBHs) are those between 100 and 10 ⁵ solar masses ( M _⨀ ); their formation process is debated. One potential origin is the growth of less massive black holes, by merging with stars and compact objects within globular clusters (GCs). However, previous simulations have indicated that this process only produces IMBHs <500 M _⨀ , before gravitational wave recoil ejects them from the GC. We perform star-by-star simulations of GC formation, finding that high-density star formation in a GC's parent giant molecular cloud can produce sufficient mergers of massive stars to overcome that mass threshold. We conclude that GCs can form with IMBHs ≳10 ³ M _⨀ , which is sufficiently massive to be retained within the GC even with the expected gravitational wave recoil.

  American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2024年05月, Science

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Impulsive gas fueling to the galactic center in a barred galaxy due to falls of gas clouds

  Hidenori Matsui, Toshiyasu Masakawa, Asao Habe, Takayuki R Saitoh

  Abstract We have studied the evolution of the central hundred parsec region of barred galaxies by performing numerical simulations realizing the multi-phase nature of gas. Our simulations have shown that a stellar bar produces an oval gas ring, namely the x-2 ring, within 1 kpc as the bar grows. The ring is self-gravitationally unstable enough to trigger the formation of gas clouds. Although the gas clouds initially rotate in the x-2 ring, cloud–cloud collisions and$/$or energy injections into the gas ring by Type II supernovae causes some of the clouds to deviate from the ring orbit. After the deviation, the deviated clouds repeat collisions with the other clouds, which rotate in the x-2 ring, during several rotations. These processes effectively reduce the angular momentum of the deviated gas cloud. As a result, the gas cloud finally falls into the galactic center, and episodic gas supply to the galactic center takes place.

  Oxford University Press (OUP), 2024年03月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 76(2) (2), 285 - 292, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Surrogate Modeling for Computationally Expensive Simulations of Supernovae in High-Resolution Galaxy Simulations

  Keiya Hirashima, Kana Moriwaki, Michiko S. Fujii, Yutaka Hirai, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino, Shirley Ho

  Some stars are known to explode at the end of their lives, called supernovae (SNe). The substantial amount of matter and energy that SNe release provides significant feedback to star formation and gas dynamics in a galaxy. SNe release a substantial amount of matter and energy to the interstellar medium, resulting in significant feedback to star formation and gas dynamics in a galaxy. While such feedback has a crucial role in galaxy formation and evolution, in simulations of galaxy formation, it has only been implemented using simple {\it sub-grid models} instead of numerically solving the evolution of gas elements around SNe in detail due to a lack of resolution. We develop a method combining machine learning and Gibbs sampling to predict how a supernova (SN) affects the surrounding gas. The fidelity of our model in the thermal energy and momentum distribution outperforms the low-resolution SN simulations. Our method can replace the SN sub-grid models and help properly simulate un-resolved SN feedback in galaxy formation simulations. We find that employing our new approach reduces the necessary computational cost to $\sim$ 1 percent compared to directly resolving SN feedback.

  2023年11月


• Exploring the Sun’s birth radius and the distribution of planet building blocks in the Milky Way galaxy: a multizone Galactic chemical evolution approach

  Junichi Baba, Takayuki R Saitoh, Takuji Tsujimoto

  Oxford University Press (OUP), 2023年10月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 526(4) (4), 6088 - 6102

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• 3D-Spatiotemporal forecasting the expansion of supernova shells using deep learning towards high-resolution galaxy simulations

  Keiya Hirashima, Kana Moriwaki, Michiko S Fujii, Yutaka Hirai, Takayuki R Saitoh, Junichiro Makino

  Oxford University Press (OUP), 2023年09月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 526(3) (3), 4054 - 4066

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• N-body simulation of planetary formation through pebble accretion in a radially structured protoplanetary disk

  Tenri Jinno, Takayuki R Saitoh, Yota Ishigaki, Junichiro Makino

  Oxford University Press (OUP), 2023年09月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 75(5) (5), 951 - 969

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  研究論文（学術雑誌）


• Origin of highly r-process-enhanced stars in a cosmological zoom-in simulation of a Milky Way-like galaxy

  Hirai, Y., Beers, T.C., Chiba, M., Aoki, W., Shank, D., Saitoh, T.R., Okamoto, T., Makino, J.

  2022年11月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 517(4) (4)

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• SIRIUS Project – IV. The formation history of the Orion Nebula Cluster driven by clump mergers

  Michiko S Fujii, Long Wang, Yutaka Hirai, Yoshito Shimajiri, Jun Kumamoto, Takayuki Saitoh

  ABSTRACT The Orion Nebula Cluster (ONC) is an excellent example for understanding the formation of star clusters. Recent studies have shown that ONC has three distinct age populations and anisotropy in velocity dispersions, which are key characteristics for understanding the formation history of the ONC. In this study, we perform a smoothed-particle hydrodynamics/N-body simulation of star cluster formation from a turbulent molecular cloud. In this simulation, stellar orbits are integrated using a high-order integrator without gravitational softening; therefore, we can follow the collisional evolution of star clusters. We find that hierarchical formation causes episodic star formation that is observed in the ONC. In our simulation, star clusters evolve due to mergers of subclumps. The mergers bring cold gas with the clumps into the forming cluster. This enhances the star formation in the cluster centre. The dense cold gas in the cluster centre continues to form stars until the latest time. This explains the compact distribution of the youngest stars observed in the ONC. Subclump mergers also contribute to the anisotropy in the velocity dispersions and the formation of runaway stars. However, the anisotropy disappears within 0.5 Myr. The virial ratio of the cluster also increases after a merger due to the runaways. These results suggest that the ONC recently experienced a clump merger. We predict that most runaways originated from the ONC have already been found, but walkaways have not.

  Oxford University Press (OUP), 2022年06月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 514(2) (2), 2513 - 2526

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• SIRIUS Project – V. Formation of off-centre ionized bubbles associated with Orion Nebula Cluster

  Michiko S Fujii, Kohei Hattori, Long Wang, Yutaka Hirai, Jun Kumamoto, Yoshito Shimajiri, Takayuki R Saitoh

  ABSTRACT Massive stars born in star clusters terminate star cluster formation by ionizing the surrounding gas. This process is considered to be prevalent in young star clusters containing massive stars. The Orion Nebula is an excellent example associated with a forming star cluster including several massive stars (the Orion Nebula Cluster, ONC) and a 2-pc-sized H ii region (ionized bubble) opening towards the observer; however, the other side is still covered with dense molecular gas. Recent astrometric data acquired by the Gaia satellite revealed the stellar kinematics in this region. By comparing these data with star cluster formation simulation results, we demonstrate that massive stars born in the ONC centre were ejected via three-body encounters. Further, orbit analysis indicates that θ2 Ori A, the second massive star in this region, was ejected from the ONC centre towards the observer and is now returning to the cluster centre. Such ejected massive stars can form a hole in the dense molecular cloud and contribute to the formation of the 2-pc bubble. Our results demonstrate that the dynamics of massive stars are essential for the formation of star clusters and H ii regions that are not always centred by massive stars.

  Oxford University Press (OUP), 2022年06月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 514(1) (1), 43 - 54

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• SIRIUS project. II. A new tree-direct hybrid code for smoothed particle hydrodynamics/N-body simulations of star clusters

  Michiko S Fujii, Takayuki R Saitoh, Long Wang, Yutaka Hirai

  2021年08月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 73(4) (4), 1057 - 1073, 英語

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  研究論文（学術雑誌）


• SIRIUS project. I. Star formation models for star-by-star simulations of star clusters and galaxy formation

  Hirai, Y., Fujii, M.S., Saitoh, T.R.

  Oxford University Press (OUP), 2021年08月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 73(4) (4), 1036 - 1056

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• SIRIUS project. III. Star-by-star simulations of star cluster formation using a direct N-body integrator with stellar feedback

  Fujii, M.S., Saitoh, T.R., Hirai, Y., Wang, L.

  Oxford University Press (OUP), 2021年08月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 73(4) (4), 1074 - 1099

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  研究論文（学術雑誌）


• Bar-Driven Star and Star Cluster Formations and Gas Fueling to Galactic Center

  Hidenori Matsui, Toshiyasu Masakawa, Asao Habe, Takayuki R. Saitoh

  Cambridge University Press (CUP), 2021年08月, Proceedings of the International Astronomical Union, 17(S373) (S373), 143 - 146

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  研究論文（学術雑誌）


• First star survivors as metal-rich halo stars that experienced supernova explosions in binary systems

  Suda, T., Saitoh, T.R., Moritani, Y., Matsuno, T., Shigeyama, T.

  Oxford University Press (OUP), 2021年06月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 73(3) (3), 609 - 629

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  研究論文（学術雑誌）


• Testing the effect of resolution on gravitational fragmentation with Lagrangian hydrodynamic schemes

  Yasuyoshi Yamamoto, Takashi Okamoto, Takayuki R Saitoh

  To study the resolution required for simulating gravitational fragmentation with newly developed Lagrangian hydrodynamic schemes, meshless finite-volume method (MFV) and meshless finite-mass method, we have performed a number of simulations of the Jeans test and compared the results with both the expected analytical solution and results from the more standard Lagrangian approach: smoothed particle hydrodynamics (SPH). We find that the different schemes converge to the analytical solution when the diameter of a fluid element is smaller than a quarter of the Jeans wavelength, λJ. Among the three schemes, SPH/MFV shows the fastest/slowest convergence to the analytical solution. Unlike the well-known behaviour of Eulerian schemes, none of the Lagrangian schemes investigated displays artificial fragmentation when the perturbation wavelength, λ, is shorter than λJ, even at low numerical resolution. For larger wavelengths (λ &gt; λJ), the growth of the perturbation is delayed when it is not well resolved. Furthermore, with poor resolution, the fragmentation seen with the MFV scheme proceeds very differently compared to the converged solution. All these results suggest that, when unresolved, the ratio of the magnitude of hydrodynamic force to that of self-gravity at the sub-resolution scale is the largest/smallest in MFV/SPH, the reasons for which we have discussed in detail. These tests are repeated to investigate the effect of kernels of higher order than the fiducial cubic spline. Our results indicate that the standard deviation of the kernel is a more appropriate definition of the ‘size’ of a fluid element than its compact support radius.

  Oxford University Press (OUP), 2021年05月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 504(3) (3), 3986 - 3995

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  研究論文（学術雑誌）


• Enrichment of Heavy Elements in Chemodynamical Evolution of Dwarf Galaxies

  Yutaka Hirai, Shinya Wanajo, Takayuki R Saitoh

  Journal of the Physical Society of Japan, 2020年03月, JPS Conference Proceedings, 31(011009) (011009), 英語

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  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Enrichment of Strontium in Dwarf Galaxies

  Hirai, Y., Wanajo, S., Saitoh, T.R.

  2019年10月, Astrophysical Journal, 885(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Terrestrial magma ocean origin of the Moon

  Natsuki Hosono, Shun-ichiro Karato, Junichiro Makino, Takayuki R. Saitoh

  Springer Science and Business Media LLC, 2019年04月, Nature Geoscience, 12(6) (6), 418 - 423

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  研究論文（学術雑誌）


• Enrichment of Heavy Elements in Chemo-Dynamical Simulations of Dwarf Galaxies

  Hirai,Y., Saitoh,T.R., Wanajo,S., Fujii, M.S.

  2019年, Dwarf Galaxies: From the Deep Universe to the Present, Proceedings of the International Astronomical Union, 344(S344) (S344), 197 - 200, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Property of young massive clusters in a galaxy-galaxy merger remnant

  Matsui, H., Tanikawa, A., Saitoh, T.R.

  2019年01月, Publications of the Astronomical Society of Japan, 71(1) (1), 英語

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  研究論文（学術雑誌）


• Radial Velocity Survey of Nearby OB Stars

  Yuki Moritani, Takuma Suda, Toshikazu Shigeyama, Takayuki R. Saitoh

  We report on the current status of the radial velocity monitoring of nearby OB stars to look for binaries with small mass ratios. The combined data of radial velocities using the domestic 1-2 m-class telescopes seems to confirm the variations of radial velocities in a few weeks for four out of ten target single-lined spectroscopic binaries. More data are needed to estimate the exact periods and mass distributions.

  2018年12月, Stars and Galaxies, 1, 1 - 7

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• Discovery of a Molecular Collision Front in Interacting Galaxies NGC 4567/4568 with ALMA

  Kaneko, H., Kuno, N., Saitoh, T.R.

  2018年06月, Astrophysical Journal Letters, 860(1) (1)

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  研究論文（学術雑誌）


• Compact Object Mergers Driven by Gas Fallback

  Tagawa, H, Saitoh, T. R, Kocsis, B

  Recently, several gravitational wave detections have shown evidence for compact object mergers. However, the astrophysical origin of merging binaries is not well understood. Stellar binaries are typically at much larger separations than what is needed for the binaries to merge due to gravitational wave emission, which leads to the so-called final AU problem. In this Letter we propose a new channel for mergers of compact object binaries which solves the final AU problem. We examine the binary evolution following gas expansion due to a weak failed supernova explosion, neutrino mass loss, core disturbance, or envelope instability. In such situations the binary is possibly hardened by ambient gas. We investigate the evolution of the binary system after a shock has propagated by performing smoothed particle hydrodynamics simulations. We find that significant binary hardening occurs when the gas mass bound to the binary exceeds that of the compact objects. This mechanism represents a new possibility for the pathway to mergers for gravitational wave events.

  2018年06月, Physical Review Letters, 120(26) (26), 261101 - 261101, 英語, 国際誌

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• Enrichment of Zinc in Galactic Chemodynamical Evolution Models

  Yutaka Hirai, Takayuki R. Saitoh, Yuhri Ishimaru, Shinya Wanajo

  Institute of Physics Publishing, 2018年03月, Astrophysical Journal, 855(1) (1), 英語

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  研究論文（学術雑誌）


• Hydrodynamic Simulations of the Central Molecular Zone with a Realistic Galactic Potential

  Jihye Shin, Sungsoo S. Kim, Junichi Baba, Takayuki R. Saitoh, Jeong-Sun Hwang, Kyungwon Chun, Shunsuke Hozumi

  2017年06月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 841(2) (2), 英語

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  研究論文（学術雑誌）


• Imprints of zero-age velocity dispersions and dynamical heating on the age-velocity dispersion relation

  Jun Kumamoto, Junichi Baba, Takayuki R. Saitoh

  2017年04月, PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN, 69(2) (2), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Efficiency of Metal Mixing in Dwarf Galaxies

  Yutaka Hirai, Takayuki R. Saitoh

  2017年04月, ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 838(2) (2), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Early chemo-dynamical evolution of dwarf galaxies deduced from enrichment of r-process elements

  Yutaka Hirai, Yuhri Ishimaru, Takayuki R. Saitoh, Michiko S. Fujii, Jun Hidaka, Toshitaka Kajino

  2017年04月, MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 466(2) (2), 2474 - 2487, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• CHEMICAL EVOLUTION LIBRARY FOR GALAXY FORMATION SIMULATION

  Takayuki R. Saitoh

  2017年02月, ASTRONOMICAL JOURNAL, 153(2) (2), 英語

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  研究論文（学術雑誌）


• Variable inertia method: A novel numerical method for mantle convection simulation

  Kosuke Takeyama, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2017年, New Astronomy, 50, 82 - 103, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Eventful evolution of giant molecular clouds in dynamically evolving spiral arms

  Junichi Baba, Kana Morokuma-Matsui, Takayuki R. Saitoh

  2017年01月, MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 464(1) (1), 246 - 263, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• SANTA BARBARA CLUSTER COMPARISON TEST WITH DISPH

  Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2016年06月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 823(2) (2), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Chemo-dynamical Evolution of r-process Elements in the Local Group Galaxies

  Yutaka Hirai, Yuhri Ishimaru, Takayuki R. Saitoh, Michiko S. Fujii, Jun Hidaka, Toshitaka Kajino

  2016年, PROCEEDINGS OF THE 14TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NUCLEI IN THE COSMOS (NIC2016), 英語

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Astrophysical site(s) of r-process elements in galactic chemo-dynamical evolution model

  Yutaka Hirai, Yuhri Ishimaru, Takayuki R. Saitoh, Michiko S. Fujii, Jun Hidaka, Toshitaka Kajino

  2016年, 13TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTION OF GALAXIES (OMEG2015), 109, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Chemo-dynamical evolution model: Enrichment of r-process elements in the Local Group dwarf galaxies

  Hirai Yutaka, Ishimaru Yuhri, Saitoh Takayuki R, Fujii Michiko S, Hidaka Jun, Kajino Toshitaka

  2016年, GENERAL ASSEMBLY OF GALAXY HALOS: STRUCTURE, ORIGIN AND EVOLUTION, 11(S317) (S317), 308 - 309, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• The giant impact simulations with density independent smoothed particle hydrodynamics

  Natsuki Hosono, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino, Hidenori Genda, Shigeru Ida

  2016年, Icarus, 271, 131 - 157

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• A COMPARISON OF SPH ARTIFICIAL VISCOSITIES AND THEIR IMPACT ON THE KEPLERIAN DISK

  Natsuki Hosono, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2016年, The Astrophysical Journal Supplement Series, 224(2) (2)

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• ENRICHMENT OF r-PROCESS ELEMENTS IN DWARF SPHEROIDAL GALAXIES IN CHEMO-DYNAMICAL EVOLUTION MODEL

  Yutaka Hirai, Yuhri Ishimaru, Takayuki R. Saitoh, Michiko S. Fujii, Jun Hidaka, Toshitaka Kajino

  2015年11月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 814(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Smoothed particle hydrodynamics with smoothed pseudo-density

  Satoko Yamamoto, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2015年, Publications of the Astronomical Society of Japan, 67(3) (3)

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Properties of thick discs formed in clumpy galaxies

  Shigeki Inoue, Takayuki R. Saitoh

  2014年06月, MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 441(1) (1), 243 - 255, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• The structure and kinematics of the ISM in simulated star-forming galaxies

  Junichi Baba, Kana Morokuma-Matsui, Takayuki R. Saitoh

  Cambridge University Press, 2014年, Proceedings of the International Astronomical Union, 10, 299, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Flaring up of the compact cloud G2 during the close encounter with Sgr A*

  Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino, Yoshiharu Asaki, Junichi Baba, Shinya Komugi, Makoto Miyoshi, Tohru Nagao, Masaaki Takahashi, Takaaki Takeda, Masato Tsuboi, Ken Ichi Wakamatsu

  2014年, Publications of the Astronomical Society of Japan, 66(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• A DENSITY-INDEPENDENT FORMULATION OF SMOOTHED PARTICLE HYDRODYNAMICS

  Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2013年05月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 768(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• DYNAMICS OF NON-STEADY SPIRAL ARMS IN DISK GALAXIES

  Junichi Baba, Takayuki R. Saitoh, Keiichi Wada

  2013年01月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 763(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Density-Independent Smoothed Particle Hydrodynamics for a Non-Ideal Equation of State

  Hosono, Natsuki, Saitoh, Takayuki R., Makino, Junichiro

  2013年, Publications of the Astronomical Society of Japan, 65(5) (5)

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• The Schmidt-Kennicutt Law of Matched-Age Star Forming Regions

  Komugi, S, Tateuchi, K, Motohara, K, Takagi, T, Iono, D, Kaneko, H, Ueda, J, Saitoh, T. R, miniTAO Team

  2013年, IAU Symposium, 292, 331 - 331


• The Schmidt-Kennicutt Law of Matched-age Star-forming Regions; Paα Observations of the Early-phase Interacting Galaxy Taffy I

  Komugi, S, Tateuchi, K, Motohara, K, Takagi, T, Iono, D, Kaneko, H, Ueda, J, Saitoh, T. R, Kato, N, Konishi, M, Koshida, S, Morokuma, T, Takahashi, H, Tanabé, T, Yoshii, Y

  2012年10月, The Astrophysical Journal, 757(2) (2), 138 - 143, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• THE FORMATION OF YOUNG DENSE STAR CLUSTERS THROUGH MERGERS

  M. S. Fujii, T. R. Saitoh, S. F. Portegies Zwart

  2012年07月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 753(1) (1), 1 - 85, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Natures of a clump-origin bulge: a pseudo-bulge like but old metal-rich bulge

  Shigeki Inoue, Takayuki R. Saitoh

  2012年05月, MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 422(3) (3), 1902 - 1913, 英語

  [査読有り]


• N-body Simulations of Star Clusters, Black Holes, and Their Host Systems using BRIDGE

  M. S. Fujii, M. Iwasawa, T. R. Saitoh, S. Portegies-Zwart

  2012年, ADVANCES IN COMPUTATIONAL ASTROPHYSICS: METHODS, TOOLS AND OUTCOMES, 453, 211 - +, 英語

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• The dynamics of long-lived spiral arms

  Fujii, M. S., Baba, J., Saitoh, T. R., Kokubo, E., Makino, J., Wada, K.

  2012年, EPJ Web of Conferences

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Astrophysics with GRAPE

  Junichiro Makino, Takayuki Saitoh

  2012年, Progress of Theoretical and Experimental Physics, (1) (1)

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• A natural symmetrization for the plummer potential

  Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2012年, New Astronomy, 17(2) (2), 76 - 81

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• ORIGIN OF MULTIPLE NUCLEI IN ULTRALUMINOUS INFRARED GALAXIES

  Hidenori Matsui, Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino, Keiichi Wada, Kohji Tomisaka, Eiichiro Kokubo, Hiroshi Daisaka, Takashi Okamoto, Naoki Yoshida

  2012年, The Astrophysical Journal, 746(1) (1)

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Cores and revived cusps of dark matter haloes in disc galaxy formation through clump clusters

  Shigeki Inoue, Takayuki R. Saitoh

  2011年12月, MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 418(4) (4), 2527 - 2531, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• INTERPLAY BETWEEN STELLAR SPIRALS AND THE INTERSTELLAR MEDIUM IN GALACTIC DISKS

  Keiichi Wada, Junichi Baba, Takayuki R. Saitoh

  2011年07月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 735(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• NUCLEAR STAR-FORMING RING OF THE MILKY WAY: SIMULATIONS

  Sungsoo S. Kim, Takayuki R. Saitoh, Myoungwon Jeon, Donald F. Figer, David Merritt, Keiichi Wada

  2011年07月, ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 735(1) (1), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Star formation in the central molecular zone of the milky way

  Sungsoo S. Kim, Takayuki R. Saitoh, Myoungwon Jeon, David Merritt, Donald F. Figer, Keiichi Wada

  2011年04月, Proceedings of the International Astronomical Union, 6(S270) (S270), 359 - 362

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• The dynamics of spiral arms in pure stellar disks

  M. S. Fujii, J. Baba, T. R. Saitoh, J. Makino, E. Kokubo, K. Wada

  Institute of Physics Publishing, 2011年04月, Astrophysical Journal, 730(2) (2), 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Sustained Star Formation in the Central Molecular Zone of the Milky Way

  Sungsoo S. Kim, Takayuki R. Saitoh, Myoungwon Jeon, David Merritt, Donald F. Figer, Keiichi Wada

  2011年, GALACTIC CENTER: A WINDOW TO THE NUCLEAR ENVIRONMENT OF DISK GALAXIES, 439, 79 - 85, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Galactic scale star formation: Interplay between stellar spirals and the ISM

  Keiichi Wada, Junichi Baba, Michiko Fujii, Takayuki R. Saitoh

  2011年, COMPUTATIONAL STAR FORMATION, (270) (270), 363 - 370, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Shock-induced star cluster formation in colliding galaxies

  Saitoh, Takayuki R., Saitoh, Takayuki R., Daisaka, Hiroshi, Daisaka, Hiroshi, Kokubo, Eiichiro, Kokubo, Eiichiro, Makino, Junichiro, Makino, Junichiro, Okamoto, Takashi, Okamoto, Takashi, Tomisaka, Kohji, Tomisaka, Kohji, Wada, Keiichi, Wada, Keiichi, Yoshida, Naoki, Yoshida, Naoki

  2011年, Proceedings of the International Astronomical Union, (270) (270), 483 - 486, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• On the Interpretation of the l-v Features in the Milky Way Galaxy

  Junichi Baba, Takayuki R. Saitoh, Keiichi Wada

  2010年12月, PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN, 62(6) (6), 1413 - 1422, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Shock-Induced Starburst and Star Cluster Formation in Colliding Galaxies

  Saitoh, Takayuki R., Daisaka, Hiroshi, Kokubo, Eiichiro, Makino, Junichiro, Okamoto, Takashi, Tomisaka, Kohji, Wada, Keiichi, Yoshida, Naoki

  2010年, Galaxy Wars: Stellar Populations and Star Formation in Interacting Galaxies, 423, 185 - +

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• FAST: A Fully Asynchronous Split Time-Integrator for a Self-Gravitating Fluid

  Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2010年, Publications of the Astronomical Society of Japan, 62(2) (2), 301--314 - 314, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• A NECESSARY CONDITION FOR INDIVIDUAL TIME STEPS IN SPH SIMULATIONS

  Takayuki R. Saitoh, Junichiro Makino

  2009年06月, ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 697(2) (2), L99 - L102, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• MASS SUPPLY TO GALACTIC CENTER DUE TO NESTED BARS IN THE GALAXY

  Daisuke Namekata, Asao Habe, Hidenori Matsui, Takayuki R. Saitoh

  2009年02月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 691(2) (2), 1525 - 1539, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Toward First-Principle Simulations of Galaxy Formation: II. Shock-Induced Starburst at a Collision Interface during the First Encounter of Interacting Galaxies

  Takayuki R. Saitoh, Hiroshi Daisaka, Eiichiro Kokubo, Junichiro Makino, Takashi Okamoto, Kohji Tomisaka, Keiichi Wada, Naoki Yoshida

  2009年, Publications of the Astronomical Society of Japan, 61(3) (3), 481 - 486, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• THE ORIGIN OF LARGE PECULIAR MOTIONS OF STAR-FORMING REGIONS AND SPIRAL STRUCTURES OF OUR GALAXY

  Junichi Baba, Yoshiharu Asaki, Junichiro Makino, Makoto Miyoshi, Takayuki R. Saitoh, Keiichi Wada

  2009年, The Astrophysical Journal, 706(1) (1), 471 - 481

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Toward First-Principle Simulations of Galaxy Formation: I. How Should We Choose Star-Formation Criteria in High-Resolution Simulations of Disk Galaxies?

  Takayuki R. Saitoh, Hiroshi Daisaka, Eiichiro Kokubo, Junichiro Makino, Takashi Okamoto, Kohji Tomisaka, Keiichi Wada, Naoki Yoshida

  2008年08月, PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN, 60(4) (4), 667 - 681, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Effects of a supermassive black hole binary on a nuclear gas disk

  Hidenori Matsui, Asao Habe, Takayuki R. Saitoh

  2008年, MAPPING THE GALAXY AND NEARBY GALAXIES, 350 - 350, 英語

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Tidal disruption of dark matter halos around proto-globular cluster

  Takayuki R. Saitoh, Jin Koda, Takashi Okamoto, Keiichi Wada, Asao Habe

  2008年, Astrophysics and Space Science Proceedings, (202419) (202419), 373

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Cloud mass function in a disk galaxy

  Asao Habe, Takayuki Saitoh

  Springer Netherlands, 2007年, Astrophysics and Space Science Proceedings, (202409) (202409), 371 - 374, 英語

  [査読有り]

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Supermassive black hole binary and nuclear star burst

  Hidenori Matsui, Asao Habe, Takayuki R. Saitoh

  Springer Netherlands, 2007年, Astrophysics and Space Science Proceedings, (202409) (202409), 387 - 390, 英語

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Toward realistic galaxy formation by numerical simulations

  K. Wada, T. R. Saitoh, H. Daisaka, C. A. Norman

  2007年, EAS Publications Series, 24, 45 - 50

  研究論文（国際会議プロシーディングス）


• Effects of a supermassive black hole binary on a nuclear gas disk

  Hidenori Matsui, Asao Habe, Takayuki R. Saitoh

  2006年11月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 651(2) (2), 767 - 774, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Tidal disruption of dark matter halos around proto-globular clusters

  TR Saitoh, J Koda, T Okamoto, K Wada, A Habe

  2006年03月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 640(1) (1), 22 - 30, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Growth of intermediate-mass black holes in the hierarchical formation of small spiral galaxies in the high-z universe

  N Kawakatu, TR Saitoh, K Wada

  2005年07月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 628(1) (1), 129 - 136, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Coevolution of galactic cores and spiral galaxies

  TR Saitoh, K Wada

  2004年11月, ASTROPHYSICAL JOURNAL, 615(2) (2), L93 - L96, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）


• Acceleration method of neighbor search with GRAPE and Morton ordering

  TR Saitoh, J Koda

  2003年08月, PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN, 55(4) (4), 871 - 877, 英語

  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）

• 渦状腕による銀河中心への質量供給:銀河中心の分子ガスの起源について

  油谷直道, 和田桂一, 川勝望, 斎藤貴之

  2025年, 日本天文学会年会講演予稿集, 2025


• Predicting the Expansion of Supernova Shells for High-Resolution Galaxy Simulations Using Deep Learning

  K. Hirashima, K. Moriwaki, M. S. Fujii, Y. Hirai, T. Saitoh, J. Makino

  Abstract Small integration timesteps for a small fraction of the particles become a bottleneck for future galaxy simulations with a higher resolution, especially for massively parallel computing. As we increase the resolution, we must resolve physics on a smaller timescale while the total integration time is fixed as the universe age. The small timesteps for a small fraction of the particles worsen the scalability. More specifically, the regions affected by supernovae (SN) have the smallest timestep in the whole galaxy. Using a Hamiltonian splitting method, we calculate the SN regions with small timesteps using a few thousand CPU cores but integrate the entire galaxy using a shared timestep. For this approach, we need to pick up particles in regions, which will be affected by SN (the target particles) by the next global step (the integration timestep for the entire galaxy) in advance. In this work, we developed the deep learning model to predict the region where the shell due to a supernova explosion expands during one global step. In addition, we identify the target particles using image processing of the density distribution predicted by our deep learning model. Our algorithm could identify the target particles better than the method based on the analytical solution. This particle selection method using deep learning and the Hamiltonian splitting method will improve the performance of galaxy simulations with extremely high resolution.

  IOP Publishing, 2022年03月01日, Journal of Physics: Conference Series, 2207(1) (1), 012050 - 012050, 英語

  記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）


• Formation process of the Orion Nebula Cluster

  Michiko S. Fujii, Long Wang, Takayuki R. Saitoh, Yutaka Hirai, Yoshito Shimajiri

  Abstract The Orion Nebula Cluster (ONC) is one of the nearest open clusters, which we can directly compare to numerical simulations. We performed a simulation of star cluster formation similar to the ONC using our new N-body/smoothed particle hydrodynamics code, ASURA+BRIDGE. We found that the hierarchical formation of star clusters via clump mergers can explain the observed three peaks in the stellar age distribution as well as the dynamically anisotropic structures of the ONC.

  Cambridge University Press (CUP), 2020年06月, Proceedings of the International Astronomical Union, 16(S362) (S362), 258 - 261, 英語

  記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）


• Predicting the Expansion of Supernova Shells Using Deep Learning toward Highly Resolved Galaxy Simulations

  Keiya Hirashima, Kana Moriwaki, Michiko Fujii, Yutaka Hirai, Takayuki Saitoh, Junichiro Makino

  Abstract The load imbalance and communication overhead of parallel computing are crucial bottlenecks for galaxy simulations. A successful way to improve the scalability of astronomical simulations is a Hamiltonian splitting method, which needs to identify such regions integrated with smaller timesteps than the global timestep for integrating the entire galaxy. In the case of galaxy simulations, the regions inside supernova (SN) shells require the smallest steps. We developed the deep learning model to forecast the region affected by the SN shell’s expansion during one global step. In addition, we identified the particles with small timesteps using image processing. We can identify target particles using our method with a higher identification rate (88 % to 98 % on average) and lower “non-target”-to-“target” fraction (6.4 to 5.5 on average) compared to the analytic approach with the Sedov-Taylor solution. Our method using Hamiltonian splitting and deep learning will improve the performance of extremely high-resolution galaxy simulations.

  Cambridge University Press (CUP), 2020年06月, Proceedings of the International Astronomical Union, 16(S362) (S362), 209 - 214, 英語

  記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）


• 物理量の連続性を仮定しないSPH法の開発

  山本智子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 牧野淳一郎

  2013年, 日本惑星科学会秋季講演会予稿集(Web), 2013


• AM06-19-011 天の川創成プロジェクト(宇宙流体(3),一般講演)

  斎藤 貴之, 台坂 博, 出田 誠, 岡本 崇, 小久保 英一郎, 和田 桂一, 富阪 幸治, 牧野 淳一郎, 吉田 直紀

  In this paper, we introduce Project "Origin of the Milkyway". This project aims at reliable modeling of the formation history of our Galaxy (i.e., the Milkyway), as a typical spiral galaxy, with the mass resolution 2-3 orders of magnitude higher than what has been achieved so far. In order to achieve such state-of-the-art simulations, we construct two beowulf type PC-clusters with GRAPE-6A/7, and we develop a new N-body/SPH code for parallel computing.

  日本流体力学会, 2006年, 日本流体力学会年会講演論文集, 2006, 286 - 286, 日本語


• 天文学をサポートする情報新技術：1.シリコンとファイバ上の天文学 2.天の川創成プロジェクト

  和田 桂一, 小久保 英一郎, 富阪幸治, 台坂 博, 斎藤 貴之, 牧野淳一郎, 吉田 直紀

  大規模理論天文シミュレーションによる「天の川創成プロジェクト」とその背景にある銀河形成の問題について紹介します。プロジェクトでは、詳細な理論モデル、計算手法と高速の専用並列計算機を組み合わせ、宇宙初期から現在まで、銀河の形成・進化過程を高精度でシミュレーションすることにより、（1） 我々の銀河系＝天の川の3次元構造とその形成過程、および（2）銀河の形態の起源、を初めて明らかにすることを目指しています。第I 期計画では、次世代専用超並列計算機GRAPE-DRと高速ホスト計算機、高速ネットワークを組み合わせた計算能力1ペタフロップスの「天の川数値解析装置」を国立天文台内に構築し、現状の最大規模のシミュレーションの100倍規模のシミュレーションを行います。 これにより銀河形成問題にブレークスルーをもたらすことができるはずです。

  一般社団法人情報処理学会, 2004年12月15日, 情報処理, 45(12) (12), 1225 - 1228, 日本語

• 寿命の事典

  鳥羽, 研二, 秋下, 雅弘, 新井, 康通, 石神, 昭人, 石崎, 達郎, 更科, 功, 鈴木, 隆雄

  分担執筆, コラム12 銀河の寿命, 朝倉書店, 2025年06月, 日本語, ISBN: 9784254103083


• 科学 2022年6月号 計算で作る宇宙

  斎藤貴之, 藤井通子

  共著, 銀河形成、星・星団形成, 岩波出版, 2022年05月

• 球状星団形成期の小星団合体がブラックホール連星の形成進化に与える影響

  西野友宗, 斎藤貴之, 船渡陽子, 牧野淳一郎

  日本天文学会2026年春季年会, 2026年03月, 日本語

  ポスター発表


• 銀河形成シミュレーションで探る GN-z11 の窒素豊富な元素組成への超大質 量星の寄与

  海老原将, 藤井通子, 斎藤貴之, 梅田秀之, 平居悠, 磯部優樹

  日本天文学会2026年春季年会, 2026年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河衝突における銀河中心ポテンシャルと SMBH 成長の関係

  油谷直道, 斎藤貴之

  日本天文学会2026年春季年会, 2026年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 一つ一つの星を分解した 銀河形成シミュレーション

  斎藤貴之

  星惑星研究の軌跡と展望, 2025年12月, 日本語


• 高赤方偏移銀河中心部の 金属汚染について

  斎藤貴之

  活動銀河核研究の発展と展望, 2025年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• AI で加速する 銀河形成シミュレーション

  斎藤貴之

  第25回 High Performance Computing Physics (HPC-Phys) 勉強会, 2025年09月, 日本語

  口頭発表（招待・特別）


• 渦状腕による銀河中心への質量供給：銀河中心の分子ガスの起源について

  油谷直道, 和田桂一, 川勝望, 斎藤貴之

  日本天文学会2025年春期年会, 2025年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 大規模並列計算と AI で実現する Star-by-star 銀河シミュレーションの高速化

  平島敬也, 森脇可奈, 藤井通子, 平居悠, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, Ulrich steinwandel, Shirley Ho

  日本天文学会2025年春期年会, 2025年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 微惑星円盤からの惑星形成過程における planetesimal-driven migration の効果

  神野天里, 斎藤貴之, 船渡陽子, 牧野淳一郎

  日本天文学会2025年春期年会, 2025年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 月形成円盤の内側領域におけるスパイラル構造

  吉村洋一, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会2025年春期年会, 2025年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河衝突のシミュレーション研究

  斎藤貴之

  Violent Universe, 2024年09月

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• 月形成円盤における角運動量輸送の解像度依存性

  吉村洋一, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本惑星科学会 2024年 秋期講演会, 2024年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 大規模惑星形成 N 体シミュレーションで探る氷惑星の起源

  神野 天里, 斎藤 貴之, 船渡 陽子, 牧野 淳一郎

  日本惑星科学会 2024年 秋期講演会, 2024年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 高質量分解能計算で明かす、銀河スケールから銀河中心核への質量輸送機構

  油谷直道, 斎藤貴之, 川勝望, 和田桂一

  日本天文学会2024年秋期年会, 2024年09月

  口頭発表（一般）


• 形成中の球状星団での中間質量ブラックホール形成

  藤井通子, 谷川衝, Long Wang, 斎藤貴之, 平居悠

  日本天文学会2024年秋季年会, 2024年09月

  口頭発表（一般）


• 高赤方偏移銀河中心における星風由来の金属量汚染

  斎藤貴之, 藤井通子, 平居悠, 磯部優樹

  日本天文学会2024年秋期年会, 2024年09月

  口頭発表（一般）


• AI サロゲートモデルを用いた star-by-star 銀河形成シミュレーションの高速化

  平島敬也, 森脇可奈, 藤井通子, 平居悠, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, Shirley Ho

  日本天文学会2024年秋期年会, 2024年09月

  口頭発表（一般）


• 高赤方偏移銀河における星団形成とその化学組成

  斎藤貴之, 藤井通子, 平居悠, 磯部優樹

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 赤外線連続光を用いた爆発的星形成と埋もれた活動銀河核の分類について

  油谷直道, 斎藤貴之, 山田智史, 馬場俊介, 和田桂一

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 大規模 N 体計算による planetesimal-driven migration が惑星形成過程に及ぼす効果の検証

  神野天里, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 正二十面体による HII 領域推定の拡張:統計的な振る舞いについて

  王蘊玉, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 藤井通子, 平居悠

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河系ハローの大質量星 HD 93521 の起源

  須田拓馬, 森谷友由希, 本田敏志, 谷川衝, 仏坂健太, 茂山俊和, 斎藤貴之

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 超新星フィードバックのサロゲートモデルを用いた銀河形成シミュレーショ ンの高速化

  平島敬也, 森脇可奈, 藤井通子, 斎藤貴之, 牧野淳 一郎, Shirley Ho (CCA

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• 極重元素欠乏銀河と初代銀河の化学進化

  福島啓太, 長峯健太郎, 松本明訓, 磯部優樹, 大内正己, 斎藤貴之, 平居悠

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  ポスター発表


• 球状星団形成期の星の暴走的合体による超大質量星形成と周囲のガスの汚染

  藤井通子, 谷川衝, Long Wang, 斎藤貴之, 平居悠

  日本天文学会春期年会, 2024年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 衝突する銀河

  斎藤貴之

  衝突研究会, 2023年10月, 日本語

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• Star-by-star 銀河形成シミュレーションに向けた超新星フィードバックのサロ ゲートモデリング

  平島敬也, 藤井通子, Shirley Ho (CCA, 森脇可奈, 平居 悠(Notre, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会秋季年会, 2023年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 天の川銀河の多領域多元素化学進化モデルに基づく太陽系誕生半径の推定

  馬場淳一, 辻本拓司, 斎藤貴之

  日本天文学会秋季年会, 2023年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 衝突破壊プロセスとペブル集積を考慮した標準降着円盤からの検討に基づく 惑星形成 N 体シミュレーション

  神野天里, 斎藤貴之, 石城陽太, 牧野淳一郎

  日本天文学会秋季年会, 2023年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 球状星団の N 体シミュレーションにおける階層的多体系の取り扱いについて

  岩倉龍太郎, 船渡陽子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会秋季年会, 2023年09月, 日本語

  ポスター発表


• 球状星団形成期の星の暴走的合体からの中質量ブラックホール形成

  藤井通子, 谷川衝, Long Wang, 斎藤貴之, 平居悠, ノートルダム大 学

  日本天文学会秋季年会, 2023年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• N -body SPH code ASURA の開発とその周辺

  斎藤貴之

  シミュレーション天文学のこれまでとこれから, 2023年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河の世界

  斎藤貴之

  令和五年度西宮市生涯学習大学「宮水学園」サイエンス講座, 2023年07月, 日本語

  公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等


• 我々の住む宇宙

  斎藤貴之

  令和五年度西宮市生涯学習大学「宮水学園」サイエンス講座, 2023年07月, 日本語

  公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等


• 月形成円盤の内部構造の粒子数依存性

  山岡 尊, 斎藤 貴之, 細野 七月, 牧野 淳一

  Japan Geoscience Union Meeting 2023, 2023年05月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 動径方向に構造を持つ原始惑星系円盤におけるペブル集積を考慮した惑星系形成N体シミュレーション

  神野 天里, 斎藤 貴之, 牧野 淳一郎, 石城 陽太

  Japan Geoscience Union Meeting 2023, 2023年05月, 日本語

  口頭発表（一般）


• Simulation of galaxy formation using GRAPEs

  斎藤貴之

  MODEST-23 JM, 2023年04月, 英語

  口頭発表（一般）


• 正二十面体による HII 領域推定の拡張

  王蘊玉, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 藤井通子, 平居悠

  日本天文学会 2023年 春季年会, 2023年03月, 日本語

  ポスター発表


• 標準降着円盤の検討に基づくペブル集積を考慮した惑星系形成 N 体シミュ レーション

  神野天里, 石城陽太, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会 2023年 春季年会, 2023年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 高分解能矮小銀河形成シミュレーションで探るコア-カスプ問題

  金子克大, 藤井通子, 斎藤貴之, 平居悠

  日本天文学会 2023年 春季年会, 2023年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• SIRIUS Project: Star-by-Star Simulations of Star Clusters and Galaxies

  Yutaka Hirai, Michiko Fujii, Takayuki Saitoh, Long Wang

  MEETING OF THE AMERICAN ASTRONOMICAL SOCIETY, 2023年01月, 英語

  口頭発表（一般）


• Forecasting the expansion of SN shells using deep learning toward high-resolution galaxy simulations

  Hirashima, K, Moriwaki, K, Fujii, M. S, Hirai, Y, R. Saitoh, T, Makino, J

  Challenges and Innovations in Computational Astrophysics IV, 2022年11月, 英語

  口頭発表（一般）


• 天の川銀河棒状構造が引き起こす銀河中心へのガス供給

  松井 秀徳, 政川 俊康, 羽部 朝男, 斎藤 貴之

  日本天文学会 2022年 秋季年会, 2022年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河中心の恒星分布の進化の N 体シミュレーションによる研究

  堀口直人, 牧野淳一郎, 斎藤貴之

  日本天文学会 2022年 秋季年会, 2022年09月, 日本語

  ポスター発表


• 深層学習による超新星シェル膨張予測を用いた高解像度銀河形成シミュレー ションの高速化

  平島敬也, 森脇可奈, 藤井通子, 平居悠, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会 2022年 秋季年会, 2022年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 球状星団形成期の星の合体と超大質量星形成

  藤井通子, 谷川衝, Long Wang, 斎藤貴之, 平居悠

  日本天文学会 2022年 秋季年会, 2022年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• Forecasting SN explosions Using Deep Learning toward High-Resolution Galaxy Simulations

  Hirashima, K, Moriwaki, K, Fujii, M, Hirai, Y, R. Saitoh, T, Makino, J

  IAUS 368: Machine Learning in Astronomy, 2022年08月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河の形成と進化

  斎藤貴之

  神戸大学理学部 サイエンスセミナー 2022, 2022年07月, 日本語

  公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等


• 銀河形成 シミュレーション

  斎藤貴之

  第15回 High Performance Computing Physics (HPC-Phys) 勉強会, 2022年07月, 日本語

  [招待有り]

  公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等


• 氷衛星の内部海の三次元数値流体シミュレーションに向けたコード開発

  村嶋 慶哉, 細野 七月, 斎藤 貴之, 佐々木 貴教

  JpGU 2022, 2022年06月, 日本語

  ポスター発表


• 富岳向け銀河形成シミュレーションコード ASURA-FDPS の現状

  斎藤 貴之, 岩澤 全規, 平居 悠, 細野 七月, 野村 昴太郎, 坪内 美幸, 牧野 淳一郎, 岡本 崇, 藤井 通子, 平島 敬也

  JpGU 2022, 2022年05月, 日本語

  口頭発表（一般）


• Orion Nebula の形成と大質量星の運動について

  藤井通子, Long Wang, 斎藤貴之, 服部公平, 平居悠

  日本天文学会2022年春季年会, 2022年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河形成シミュレーション高解像度化に向けた深層学習・CVによる超新星爆 発のシェル膨張予測

  平島敬也, 森脇可奈, 藤井通子, 平居悠, 東, 理化学研究, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 理化学研究

  日本天文学会2022年春季年会, 2022年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 深層学習を用いた超新星爆発によるシェル膨張の予測

  平島敬也, 森脇可奈, 藤井通子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会 2021 年秋季年会, 2021年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• Formation of the Orion Nebula Cluster

  藤井通子, Long Wang, 斎藤貴之, 服部公平, 平居悠

  日本天文学会 2021 年秋季年会, 2021年09月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 次世代銀河形成シミュレーションへ向けて

  斎藤貴之, 行方大輔, 岩澤全規, 平居悠, 細野七月, 野村昴太郎, 坪内美幸, 牧野淳一郎, 岡本崇, 藤井通子, 平島敬也

  第15回アクセラレーション技術発表討論会「富岳による高度科学技術計算」, 2021年09月, 日本語

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• 銀河衝突、爆発的星形成、星団形成

  斎藤貴之

  様々なスケールの衝突流による誘発的星形成～大質量星から超大質量星団まで～, 2021年07月, 日本語

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• ASURA-FDPS による銀河形成シミュレーション：富岳向けチューニングの現状

  斎藤貴之, 行方大輔, 野村昴太郎, 岩澤全規, 平居悠, 岡本崇, 牧野淳一郎

  日本天文学会2021年春季年会, 2021年03月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 銀河形成シミュレーションで探るrプロセス元素に富んだ星の動力学的性質

  平居悠, 青木和光, BEERS Timothy C., 千葉柾司, 斎藤貴之, 岡本崇, 牧野淳一郎, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2021年


• Star-by-star simulations of galaxy formation on Fugaku

  斎藤貴之, 岩澤全規, 牧野淳一郎, 行方大輔, 平居悠, 野村昴太郎, 坪内美幸

  JpGU, 2020年07月, 日本語

  口頭発表（一般）


• 恒星スケールを直接分解する次世代銀河形成シミュレーション

  斎藤貴之

  ポスト「京」萌芽的課題・計算惑星 第4回公開シンポジウム, 2020年03月, 日本語

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• 星団形成シミュレーションコード「ASURA+BRIDGE」

  藤井通子, 平居悠, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2020年


• 大質量星とブラックホールからなる相互作用をしない連星の発見(2)

  須田拓馬, 森谷友由希, 本田敏志, 斎藤貴之, 茂山俊和

  日本天文学会年会講演予稿集, 2020年


• 個々の星を分解した銀河スケールシミュレーションに向けた星形成モデル構築

  平居悠, 藤井通子, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2020年


• 分子雲衝突による一様金属量を持つ星団の形成シミュレーション

  斎藤 貴之, 平居 悠, 藤井 通子, 牧野 淳一郎, 馬場 淳一

  日本天文学会2019年秋季年会, 2019年09月, 熊本大学 黒髪キャンパス, 国内会議

  口頭発表（一般）


• ASURAによる3次元化学動力学シミュレーション

  斎藤 貴之

  核データと重元素合成を中心とする宇宙核物理研究会, 2019年03月, 日本語, 北海道大学学術交流会館, 国内会議

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• 銀河の化学力学進化シミュレーションから探る軽い中性子補獲元素の進化史

  平居悠, 和南城伸也, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2019年


• 大質量星とブラックホールからなる相互作用をしない連星の発見

  須田拓馬, 森谷友由希, 斎藤貴之, 茂山俊和

  日本天文学会年会講演予稿集, 2019年


• ASURA+BRIDGEを用いた星団形成シミュレーション

  藤井通子, 斎藤貴之, 平居悠

  日本天文学会年会講演予稿集, 2019年


• Chemical evolution in the Universe

  Takayuki Saitoh

  7th ELSI International Symposium: Comparative Emergence, 2019年01月, 英語, Earth-Life Science Institute and Digital Hall, Tokyo Institute of Technology, 国際会議

  [招待有り]

  口頭発表（招待・特別）


• Lagrange的手法を用いたシミュレーションにおけるresolution制限

  山本泰義, 岡本崇, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2018年


• 衝突合体銀河における星団の性質

  松井秀徳, 松井秀徳, 谷川衝, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2018年


• 相互作用銀河NGC 4567/4568の分子ガス観測:分子雲衝突面と内部構造

  金子紘之, 久野成夫, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2018年


• 星の年齢速度分散関係におけるガス降着史への依存性

  熊本淳, 馬場淳一, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2018年


• 大質量星連星における超新星爆発は金属欠乏星のリチウム減少を説明できるか?(2)

  須田拓馬, 斎藤貴之, 森谷友由希, 茂山俊和

  日本天文学会年会講演予稿集, 2018年


• Lagrange的手法を用いたシミュレーションにおけるresolution制限

  山本泰義, 岡本崇, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2017年


• Far UVフィードバックの銀河の形成と進化への影響

  斎藤貴之, 馬場淳一, 平居悠, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2017年


• 金属欠乏星の亜鉛組成から探る元素の混合効率

  平居悠, 斎藤貴之, 石丸友里, 和南城伸也

  日本天文学会年会講演予稿集, 2017年


• 大質量星連星における超新星爆発は金属欠乏星のリチウム減少を説明できるか?

  須田拓馬, 斎藤貴之, 森谷友由希, 茂山俊和

  日本天文学会年会講演予稿集, 2017年


• 矮小銀河の化学力学進化から探る銀河内での重元素の混合効率

  平居悠, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2017年


• SPH法における,人工粘性とそのスイッチ,微分演算子の離散化に関するテスト

  細野七月, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 牧野淳一郎

  日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web), 2016年


• 惑星形成N体計算の大粒子数化に向けて:FDPSを用いたParticle-Particle Particle-Tree法の並列計算

  山川暁久, 牧野淳一郎, 斎藤貴之, 小南淳子, 竹山浩介

  日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web), 2016年


• 化学進化シミュレーション用ライブラリCELibの開発 II

  斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2016年


• 銀河の力学進化から探る超金属欠乏星のrプロセス元素組成

  平居悠, 石丸友里, 斎藤貴之, 藤井通子, 日高潤, 梶野敏貴, 梶野敏貴

  日本天文学会年会講演予稿集, 2016年


• 慣性変化法によるマントルの熱対流シミュレーション

  竹山浩介, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2016年


• 星の年齢-速度分散関係に対するシミュレーション分解能の影響

  熊本淳, 馬場淳一, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 非平衡化学反応を考慮した銀河シミュレーションよる多相星間ガスの性質

  馬場淳一, 斎藤貴之, 諸隈佳菜

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 異なる質量の矮小銀河におけるrプロセス元素分布

  平居悠, 平居悠, 石丸友里, 石丸友里, 斎藤貴之, 藤井通子, 日高潤, 日高潤, 梶野敏貴, 梶野敏貴

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 化学進化シミュレーション用ライブラリCELibの開発

  斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 棒状渦巻銀河における分子雲形成進化の環境依存性

  馬場淳一, 諸隈佳菜, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 連星中性子星合体による矮小銀河のrプロセス元素分布

  平居悠, 平居悠, 石丸友里, 斎藤貴之, 藤井通子, 日高潤, 日高潤, 梶野敏貴, 梶野敏貴

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 銀河衝突における巨大分子雲衝突

  金子紘之, 久野成夫, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2015年


• 慣性変化法によるマントルの熱対流シミュレーション

  竹山浩介, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web), 2015年


• O5-05 任意の不連続面に対応可能なSPH法の開発(口頭発表セッション5 惑星形成III,口頭発表)

  山本 智子, 斎藤 貴之, 牧野 淳一郎

  日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2014年09月, 日本語, 日本惑星科学会


• 慣性変化法によるマントルの熱対流シミュレーション

  竹山浩介, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2014年


• ALMAで探る銀河衝突による活発な星形成活動

  金子紘之, 久野成夫, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2014年


• 銀河の化学力学進化モデルから探るrプロセス起源天体

  平居悠, 石丸友里, 斎藤貴之, 藤井通子, 梶野敏貴, 梶野敏貴

  日本天文学会年会講演予稿集, 2014年


• DISPH法によるサンタバーバラクラスターのエントロピーコア形成

  斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2014年


• 微分可能かつ正値な擬密度を用いたSPH法の開発

  山本智子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2014年


• 矮小楕円体銀河の化学力学進化

  平居悠, 日高潤, 斎藤貴之, 藤井通子, 柴垣翔太, MATHEWS Grant J., MATHEWS Grant J., 梶野敏貴, 梶野敏貴

  日本天文学会年会講演予稿集, 2014年


• P1-21 Density Independent Smoothed Particle Hydrodynamicsによる巨大衝突シミュレーション(ポスターセッション1,ポスター発表)

  細野 七月, 斎藤 貴之, 牧野 淳一郎

  日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2013年11月, 日本語, 日本惑星科学会


• P1-22 物理量の連続性を仮定しないSPH法の開発(ポスターセッション1,ポスター発表)

  山本 智子, 斎藤 貴之, 牧野 淳一郎

  日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2013年11月, 日本語, 日本惑星科学会


• O4-03 Density Independent Smoothed Particle Hydrodynamicsの非理想気体への拡張(口頭発表セッション4(惑星形成),口頭発表)

  細野 七月, 斎藤 貴之, 牧野 淳一郎

  日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2013年11月, 日本語, 日本惑星科学会


• 20pSN-7 銀河中心ブラックホールまわりのガス雲の増光(相対論・宇宙物理,宇宙線・宇宙物理領域)

  斎藤 貴之

  日本物理学会講演概要集, 2013年08月, 日本語, 一般社団法人日本物理学会


• Density Independent SPHの定式化

  斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2013年


• 幾何学的体積を用いたSPH法の開発

  山本智子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2013年


• 非理想気体も扱えるDensity Independent Smoothed Particle Hydrodynamicsの開発

  細野七月, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2013年


• 三地球質量ガス雲G2の近点通過によるフレア現象について

  斎藤貴之, 牧野淳一郎, 朝木義晴, 馬場淳一, 小麦真也, 三好真, 長尾透, 高橋真聡, 武田隆顕, 坪井昌人, 若松謙一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2013年


• 11pSL-7 京による銀河形成シミュレーション(11pSL 理論核物理領域,素粒子論領域,宇宙線・宇宙物理領域合同シンポジウム,主題:動き出した京コンピュータと素粒子・原子核・宇宙の計算物理,理論核物理領域)

  斎藤 貴之

  日本物理学会講演概要集, 2012年08月, 日本語, 一般社団法人日本物理学会


• 超高光度赤外線銀河の複数個コアの起源

  松井秀徳, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 和田桂一, 富阪幸治, 小久保英一郎, 台坂博, 岡本崇, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2012年


• 衝突銀河TaffyIにおける分子ガスと星形成

  小麥真也, 舘内謙, 本原顕太郎, 小西真広, 高橋英則, 加藤夏子, 大澤亮, 植田準子, 田村陽一, 伊王野大介, 金子紘之, 高木俊暢, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2012年


• miniTAO/ANIR Paα輝線で探る初期衝突銀河-TaffyI-の星形成活動

  舘内謙, 本原顕太郎, 小麦真也, 伊王野大介, 金子紘之, 植田準子, 小西真広, 高橋英則, 田村陽一, 高木俊暢, 斎藤貴之, 加藤夏子, 大澤亮, 峰崎岳夫, 田辺俊彦, 松永典之, 越田進太郎, 諸隈智貴, 田中培生, 川良公明, 宮田隆志, 酒向重行, 中村友彦, 浅野健太朗, 内山瑞穂, 吉井讓, 土居守, 河野孝太郎, 青木勉, 征矢野隆夫, 樽沢賢一, 半田利弘

  日本天文学会年会講演予稿集, 2011年


• 星団の階層的合体による形成・進化

  藤井通子, 藤井通子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, PORTEGIES ZWART Simon

  日本天文学会年会講演予稿集, 2011年


• クランプクラスターにおけるバルジの形成:天の川銀河バルジとの類似性

  井上茂樹, 井上茂樹, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2011年


• clump cluster/chain galaxyからの円盤とバルジの形成

  井上茂樹, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2011年


• 棒状銀河中心領域におけるガスダイナミクスと星形成

  馬場淳一, 和田桂一, 藤井通子, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2011年


• 合体による星団の進化と中間質量ブラックホールの形成

  藤井通子, 藤井通子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 岩澤全規, ZWART Simon F.Portegies

  日本天文学会年会講演予稿集, 2011年


• 天の川銀河のl-υ図の解釈と渦状腕構造

  馬場淳一, 斎藤貴之, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2010年


• 強いショックをSPHで扱うための独立時間刻み法の改良

  斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2010年


• FAST:自己重力流体に対する完全に非同期な分割時間積分器

  斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2010年


• 銀河衝突合体におけるHyper Star Clusters形成と銀河中心への質量供給

  松井秀徳, 斎藤貴之, 小久保英一郎, 富阪幸治, 牧野淳一郎, 和田桂一, 台阪博, 岡本崇, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2010年


• 渦状腕構造の維持機構

  馬場淳一, 藤井通子, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2010年


• ASURAによる様々な衝突パラメータを用いた渦巻き銀河衝突実験

  松井秀徳, 斎藤貴之, 小久保英一郎, 和田桂一, 牧野淳一郎, 富阪幸治, 台坂博, 吉田直紀, 岡本崇

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 渦状腕構造と星間ガスの相互作用

  馬場淳一, 藤井通子, 斎藤貴之, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 渦巻銀河における恒星渦状腕の動力学進化

  藤井通子, 藤井通子, 馬場淳一, 小久保英一郎, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 和田桂一, 台坂博

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 相互作用銀河における星団形成過程の解明

  斎藤貴之, 小久保英一郎, 和田桂一, 牧野淳一郎, 富阪幸治, 台坂博, 吉田直紀, 岡本崇

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 銀河渦巻構造の維持発生機構の新理論

  和田桂一, 馬場淳一, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 銀河の非円運動-理論と観測

  牧野淳一郎, 馬場淳一, 朝木義晴, 三好真, 斎藤貴之, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• ASURAによる銀河シミュレーション

  斎藤貴之, 馬場淳一, 松井秀典, 小久保英一郎, 和田桂一, 牧野淳一郎, 富阪幸治, 台坂博, 吉田直紀, 岡本崇

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• ASURAによる様々な衝突パラメータを用いた渦巻き銀河衝突実験

  松井秀徳, 斎藤貴之, 和田桂一, 富阪幸治, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 渦巻き銀河の3次元N体/SPH計算

  馬場淳一, 和田桂一, 斎藤貴之, 牧野淳一郎

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• VLBIによる銀河の非円運動の観測結果

  朝木義晴, 馬場淳一, 牧野淳一郎, 三好真, 斎藤貴之, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• VLBIによる銀河円盤観測の意義と精度

  三好真, 馬場淳一, 朝木義晴, 牧野淳一郎, 斎藤貴之, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2009年


• 相互作用銀河の初期遭遇時におけるスターバーストと星団形成

  斎藤貴之, 小久保英一郎, 和田桂一, 牧野淳一郎, 富阪幸治, 岡本崇, 台坂博, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2008年


• 2007年度の天の川創成プロジェクト

  斎藤貴之, 小久保英一郎, 和田桂一, 富阪幸治, 牧野淳一郎, 岡本崇, 台坂博, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2007年


• 多重棒状構造による銀河系中心へのガス供給と付随して起こる星形成

  行方大輔, 羽部朝男, 松井秀徳, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2007年


• AM06-19-011 天の川創成プロジェクト(宇宙流体(3),一般講演)

  斎藤 貴之, 台坂 博, 出田 誠, 岡本 崇, 小久保 英一郎, 和田 桂一, 富阪 幸治, 牧野 淳一郎, 吉田 直紀

  日本流体力学会年会講演論文集, 2006年, 日本語, 日本流体力学会, In this paper, we introduce Project "Origin of the Milkyway". This project aims at reliable modeling of the formation history of our Galaxy (i.e., the Milkyway), as a typical spiral galaxy, with the mass resolution 2-3 orders of magnitude higher than what has been achieved so far. In order to achieve such state-of-the-art simulations, we construct two beowulf type PC-clusters with GRAPE-6A/7, and we develop a new N-body/SPH code for parallel computing.


• 天の川創成プロジェクト IV 壱号機の開発と性能報告

  斎藤貴之, 台坂博, 出田誠, 岡本崇, 小久保英一郎, 和田桂一, 富阪幸治, 牧野淳一郎, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2006年


• 巨大ブラックホールバイナリーと爆発的星形成

  松井秀徳, 羽部朝男, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2006年


• 巨大ブラックホールバイナリーがその周りのガスディスクに及ぼす影響

  松井秀徳, 羽部朝男, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2006年


• 天の川創成プロジェクト零号機の開発 III コード開発

  斎藤貴之, 台坂博, 出田誠, 小久保英一郎, 和田桂一, 富阪幸治, 牧野淳一郎, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2006年


• 天の川実験装置零号機の開発

  台坂博, 斎藤貴之, 小久保英一郎, 和田桂一, 牧野淳一郎, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2005年


• 巨大ブラックホールバイナリーと核恒星バースト

  松井秀徳, 羽部朝男, 斎藤貴之

  日本天文学会年会講演予稿集, 2005年


• 天の川創成プロジェクト零号機の開発 II

  斎藤貴之, 台坂博, 出田誠, 小久保英一郎, 和田桂一, 富阪幸治, 牧野淳一郎, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2005年


• 階層的な円盤銀河形成過程における中間質量ブラックホールの成長

  川勝望, 斎藤貴之, 和田桂一

  日本天文学会年会講演予稿集, 2005年


• 天文学をサポートする情報新技術：1.シリコンとファイバ上の天文学 2.天の川創成プロジェクト

  和田 桂一, 小久保 英一郎, 富阪幸治, 台坂 博, 斎藤 貴之, 牧野淳一郎, 吉田 直紀

  情報処理, 2004年12月, 日本語, 一般社団法人情報処理学会, 大規模理論天文シミュレーションによる「天の川創成プロジェクト」とその背景にある銀河形成の問題について紹介します。プロジェクトでは、詳細な理論モデル、計算手法と高速の専用並列計算機を組み合わせ、宇宙初期から現在まで、銀河の形成・進化過程を高精度でシミュレーションすることにより、（1） 我々の銀河系＝天の川の3次元構造とその形成過程、および（2）銀河の形態の起源、を初めて明らかにすることを目指しています。第I 期計画では、次世代専用超並列計算機GRAPE-DRと高速ホスト計算機、高速ネットワークを組み合わせた計算能力1ペタフロップスの「天の川数値解析装置」を国立天文台内に構築し、現状の最大規模のシミュレーションの100倍規模のシミュレーションを行います。 これにより銀河形成問題にブレークスルーをもたらすことができるはずです。


• 階層的構造形成宇宙における球状星団形成

  斎藤貴之, 幸田仁, 岡本崇, 和田桂一, 羽部朝男

  日本天文学会年会講演予稿集, 2004年


• 天の川創成プロジェクト

  和田桂一, 富阪幸治, 小久保英一郎, 台坂博, 斎藤貴之, 牧野淳一郎, 吉田直紀

  日本天文学会年会講演予稿集, 2004年


• 超高分解能銀河形成シミュレーション

  斎藤貴之, 幸田仁, 幸田仁, 岡本崇, 岡本崇, 和田桂一, 羽部朝男

  日本天文学会年会講演予稿集, 2004年


• 分子冷却を取り入れた高解像度銀河形成シミュレーション

  斎藤貴之, 幸田仁

  日本天文学会年会講演予稿集, 2003年


• Mortonを用いたGRAPEによる近傍粒子探査の加速法

  斎藤貴之, 幸田仁

  日本天文学会年会講演予稿集, 2003年


• Astro-E2衛星搭載X線CCDカメラの可視光遮断フィルターの特性 II

  幸村孝由, 北本俊二, 須賀一治, 山本則正, 斎藤晴江, 高野晴子, 林田清, 江の口英之, 白庄司貴之, 田原譲, 古沢彰浩, 田中武

  日本天文学会年会講演予稿集, 2003年


• 銀河形成期のガスの力学的進化

  斎藤貴之, 幸田仁, 岡本崇, 和田桂一, 羽部朝男

  日本天文学会年会講演予稿集, 2003年


• 100万体の銀河形成シミュレーションに向けて

  斎藤貴之, 幸田仁, 羽部朝男

  日本天文学会年会講演予稿集, 2002年


• 星形成による現象論的フィードバックモデルと銀河構造

  斎藤貴之, 羽部朝男, 岡本崇

  日本天文学会年会講演予稿集, 2001年

• シミュレーションで探る宇宙最初期の星団形成と銀河形成

  藤井 通子, 斎藤 貴之, 平居 悠, 馬場 淳一

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(A), 東京大学, 2025年04月01日 - 2030年03月31日


• 星団的高密度環境が駆動する高赤方偏移銀河形成機序の解明

  斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 神戸大学, 2026年04月01日 - 2029年03月31日


• 銀震学：衛星銀河はどのように天の川銀河を震わせ、星をつくったのか？

  馬場 淳一, 斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 鹿児島大学, 2024年04月01日 - 2027年03月31日


• 星一つ一つを分解したシミュレーションで探る大質量星団形成過程

  藤井 通子, 斎藤 貴之, 平居 悠, 馬場 淳一

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 東京大学, 2022年04月01日 - 2025年03月31日


• 大質量星連星を手がかりとする初代星と重力波起源天体の探査

  須田 拓馬, 本田 敏志, 斎藤 貴之, 森谷 友由希, 茂山 俊和

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 東京工科大学, 2022年04月01日 - 2025年03月31日


• 銀河中心考古学：天の川銀河の棒状構造はいつ形成され、どのように進化してきたのか？

  馬場 淳一, 斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 国立天文台, 2021年04月01日 - 2024年03月31日

  本研究計画は、天の川銀河（銀河系）の数値シミュレーションと、位置天文観測衛星 Gaiaなどの最新観測データを用いて、太陽系や星の軌道移動過程を駆動する天の川銀河の棒状構造の動力学的性質や形成進化過程を明らかにすることが目的である。本年度は以下のような研究成果を得た。 (1) ASURAコードを用いた天の川銀河のN体/SPHシミュレーションを行い、その結果を解析することで、棒状構造の形成後、座屈不安定を経ることなく、鉛直軌道共鳴によりボックス型 (BPXバルジ) の3D構造へと力学進化することを明らかにした (Baba, Kawata & Schoenrich 2022, MNRAS 出版済み)。 (2) さらに、この際に、 ガスが銀河中心領域に急激に流れ込むことで、棒状構造領域のガスが枯渇し星形成率が急激に減少すること、さらに棒状構造形成期の時間変動性に伴う軌道の運動の積分（ヤコビエネルギー）の非保存により、棒状構造形成前に形成された星が選択的にBPXバルジになることを明らかにした。この現象から期待されるBPXバルジの星の年齢分布は、中心核バルジ (NSD) 領域での星の年齢分布 (Baba & Kawata 2020) とは相補的になるため、BPXバルジとNSDの星の年齢分布を観測的に明らかにすることで、棒状構造の形成時期を推定できる可能性を提案した (Baba, Kawata & Schoenrich 2022, MNRAS 出版済み)。 (3) 天の川銀河シミュレーションデータとGaia EDR3データの星の軌道パラメータ（作用積分）を解析することで、力学的に熱い星の作用積分分布から、渦状腕構造の影響を避けて、棒状構造のパターン速度を観測的に制限することに成功した (Kawata, Baba et al. 2021, MNRAS 出版済み)。


• 球状星団の元素組成異常の起源の解明

  斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 神戸大学, 2021年04月01日 - 2024年03月31日

  宇宙論的銀河形成シミュレーションを通じて星団形成過程を再現し、星団内部の金属量分布の成立要因についての研究を行うためのシミュレーションコードの拡張をおこなった。粒子分割の導入、フィードバックモデルの更新、化学進化モデルで用いるイールドテーブルの更新、また化学進化イベントのタイムスケールの修正などを行った。このモデルを用いて予備的な銀河形成シミュレーションを行い、形成されるサブクランプの構造や化学進化について調べた。採用したイールド(Limongi & Chieffie 2018)の性質上、低金属環境で星風により Na がよく放出される。低金属量分子雲において星風汚染による金属量進化で観測的に星団で見られる Na-O 逆相関を作ることができる。このイールドの場合は、金属量が大きくなると(Z> 0.001Zsun)星風で放出される O が Na よりも多くなり、逆相関を作るのは難しい。低金属量からの自然な星団形成条件を再現できると期待される宇宙論的銀河形成シミュレーションを用いて銀河ハローの中にできるサブハロー内部の星粒子の集合の金属量分布を調べた。現状数は少ないが、低質量のサブハローの中に、1Gyr以下の短い星形成史を持つものがいて、それらのメンバーの金属量分布では、Na-O 逆相関のような分布ができる。しかし、超新星爆発等による汚染により、相対的に [Na/Fe] の多いメンバーを持つことができていない。今後分解能を高くしていくことで、より低質量でより短く鋭いピークをもつ星形成史をもつ星粒子の集団が形成される期待される。それらの内部金属量分布について今後調べていく。


• 銀河シミュレーションで探る星団起源ブラックホール連星の宇宙史

  藤井 通子, 斎藤 貴之, 平居 悠, 馬場 淳一

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 東京大学, 2019年04月01日 - 2022年03月31日

  本研究は、銀河中での星団形成シミュレーションを行い、得られた星団の分布と、星団進化シミュレーションから得られた、星団での連星ブラックホールの合体率を用いて、宇宙全体における星団起源の連星ブラックホール合体による重力波放出率を理論的に求めることを目的とする。本研究では、星団の星一つ一つを分解できる流体/N体シミュレーションコードの開発し、それを用いて星団形成シミュレーションを行う計画である。 本年度は、昨年度までに開発した新しい流体/N体シミュレーションコードを用いて、分子雲からの星団形成シミュレーションを行い、同様のシミュレーションを別の手法で行った結果と比較し、コードの評価を行った。その結果、本研究で開発したコードでも、別の既存の手法で行った同様のシミュレーションと同程度の星形成効率が得られることを確認した。 また、本研究の独自性である、星団の星の軌道を高精度の積分する手法が、星団の形成、進化過程に与える影響についての研究を行った。その結果、星団の星一つ一つを分解し、星の軌道を高精度に積分すると、これまでの手法で行った同様のシミュレーションでは扱えなかった高速で星団外に弾き出される大質量星が形成され、それらが形成途中にある星団の外縁部で分子ガスを電離することにより、星団内部での星形成を加速させたり、逆に減速させることがわかった。これは、今後、銀河内での星団形成効率を考える上でも、重要な要素となる。


• 銀河系の大局的物質混合史の解明：何がいつどのように星の大移動を引き起したのか？

  馬場 淳一, 斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 国立天文台, 2018年04月01日 - 2021年03月31日

  本研究は天の川銀河 (銀河系) の数値シミュレーションと、位置天文観測衛星 Gaiaなどの最新データを用いて、星の軌道移動を伴う銀河系の化学動力学進化過程を明らかにするものである。特に、渦状腕構造の動力学的性質 (密度波モデル / 動的化上腕モデル)、棒状構造の性質や形成時期、射手座矮小銀河などからの 摂動の効果に着目した、銀河系の化学動力学進化の研究である。本年度は以下のような研究成果を得た。 1) N体/流体シミュレーションコード ASURAを用いた天の川銀河のN体/SPHシミュレーションにより、棒状構造の形成がバルジ領域へのガス流入を促し、スターバーストとともに中心核バルジ形成を起こすことを確認した。この結果から、中心核バルジの星の位置・速度情報から前景のディスクや背景の古典バルジと観測的に分離することで、天の川銀河における棒状構造の形成時期推定が可能となることを示唆した (Baba & Kawata 2020)。この結果は将来の赤外線位置天文観測衛星「小型JASMINE」が狙う一つのサイエンスケースになり得る。 2) ASURAを用いて、矮小銀河からの重力摂動を含む天の川銀河のN体シミュレーションにより、銀河円盤外縁部の星が太陽近傍まで軌道軌道し得ることを示した。これは太陽近傍で観測される高い[Eu/Fe]を持つ星の起源となり得ることを議論した (Tsujimoto & Baba 2019)。 3) Gaiaで観測された太陽近傍 1 kpc内の古い星 (年齢～1 Gyr) の密度マップを作成し、従来主にガス成分から成ると考えられてきた局所腕に古い星の密度超過が付随する可能性を指摘した。さらに、電波干渉位置天文観測 VERAによる星形成領域の分布と比較することで局所腕の動力学声質に関して議論した (Miyachi et al. 2019)。


• 連星系での超新星爆発の影響を受けた星の熱進化

  須田 拓馬, 森谷 友由希, 茂山 俊和, 斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 2016年04月01日 - 2020年03月31日

  本研究では、連星系において重力崩壊型超新星爆発の爆風を受けた恒星の表面がどのような変化を受けるかを恒星モデルと流体シミュレーションを用いて検証した。また、対応する観測天体が存在するかどうかを調べるために超新星爆発を起こす前段階の星の連星探査を行った。本研究の最大の成果は、宇宙で最初に誕生した星（第一世代星）の生き残りを現在の宇宙で発見するための新たな指針を提示したことである。


• 銀河形態の多様性の起源の研究

  斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究(A), 若手研究(A), 2014年04月01日 - 2019年03月31日

  従来の問題点を解決した新しい流体スキーム(DISPH法)、効果的なフィードバックモデル、そして最新の化学進化モデルを導入した銀河形成シミュレーション研究をおこなった。DISPH法を宇宙論的銀河団形成シミュレーションに適用して、従来のスキームの問題点を明らかにし、また、DISPH 法が最新の他のスキームとも同等の結果を得られることを明らかにした。化学進化に関して、恒星進化の研究成果をスムーズに銀河形成に取り込むために、ソフトウェアライブラリCELibを開発して公開した。このライブラリを用いて化学進化モデルが銀河構造に与える影響や、多様な元素の起源天体の研究をおこなった。


• 第一原理シミュレーションによる銀河形成過程の解明

  斎藤 貴之

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 国立天文台, 2009年 - 2011年

  本研究課題は、超高分解能銀河形成シミュレーションから銀河形成過程の詳細を明らかにしようというものである。銀河形成シミュレーションでは、暗黒物質とバリオン(ガスと星)の進化を極めて広いスケールに渡って解き、星形成(sub-pcスケール)から銀河(～100kpcスケール)までを同時に扱う。こうした多階層を効率的に扱うためには、注目するところにより細かい質量/空間分解能をもつ粒子を配置して計算する必要がある。 粒子間重力相互作用の計算には、力の特異点を避けるために重力ソフトニングと呼ばれる重力の空間分解能限界となるスケールを導入したプラマーポテンシャルが良く用いられる。重力ソフトニングが粒子によらず一定であれば重力計算高速化法の一つであるツリー法で計算可能であるが、粒子ごとに異なる重力ソフトニングを持つ場合はツリー法をそのまま適用できなかった。私は、ペアの重力相互作用に対してお互いの重力ソフトニングを考慮して対称化した重力ソフトニングを用いることにし、それを用いて粒子群の多重極展開を定義した。多重極展開の精度の観点から、ふさわしい平均化重力ソフトニングの形を発見した。これにより異なる重力ソフトニングをもつ粒子系に対して、一本のツリーを用いて重力計算ができるようになり、重力計算を高速化することに成功した。 また、私は自身が開発したシミュレーションコードをもちいて、銀河形成の主要な過程である銀河衝突の超高分解能シミュレーションを行い、そのときに生まれる星団の形成過程について詳細に調べた。その結果、星団は初期に小さな星団ができ、それらが合体により成長する「階層的星団形成過程」を経て形成されるということをはじめて明らかにした。星団が階層的な形成を経るとすると、若い星団は非常に混み合っていること、高い多重星団率、星団の冪的質量関数等の観測的性質を説明しやすい。