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

项目来源

日本学术振兴会基金(JSPS)

项目主持人

藤井 通子

项目受资助机构

東京大学

立项年度

2025

立项时间

未公开

项目编号

25H00664

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

45630000.00日元

学科

天文学およびその関連分野

学科代码

未公开

基金类别

基盤研究(A)

关键词

銀河形成 ; 数値シミュレーション ;

参与者

斎藤貴之;平居悠;馬場淳一

参与机构

東京大学,大学院理学系研究科;神戸大学,理学研究科;東北公益文科大学,公私立大学の部局等;鹿児島大学,理工学研究科

项目标书摘要:Outline of Research at the Start:近年、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡によって、赤方偏移10以上の高赤方偏移で、非常にコンパクトな銀河が生まれていることがわかってきた。星一つ一つまで分解できるような高分解能な銀河形成シミュレーションを行うことによって、そのようなコンパクトな銀河の形成過程や内部構造を理論的に明らかにする。特に、シミュレーションで得られた銀河内部でのブラックホールの形成・進化、ダストの進化を観測と比較することによって、観測されている高赤方偏移銀河の中で起こっている物理現象を明らかにする。

  • 排序方式:
  • 1
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  • 1.The First Star-by-star N-body/Hydrodynamics Simulation of Our Galaxy Coupling with a Surrogate Model

    • 关键词:
    • Astrophysics;Big data;Fuel additives;Galaxies;Hydrodynamics;Interactive computer graphics;Learning systems;Program processors;Supernovae;CPU cores;Deep learning;Fugaku;Galaxy simulations;Hydrodynamic simulation;Milky way galaxy;N-body/smoothed-particle hydrodynamic simulation;Smoothed particle hydrodynamics;Supernovae explosions;Surrogate modeling
    • Hirashima, Keiya;Fujii, Michiko S.;Saitoh, Takayuki R.;Harada, Naoto;Nomura, Kentaro;Yoshikawa, Kohji;Hirai, Yutaka;Asano, Tetsuro;Moriwaki, Kana;Iwasawa, Masaki;Okamoto, Takashi;Makino, Junichiro
    • 《2025 International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis, SC 2025》
    • 2025年
    • November 16, 2025 - November 21, 2025
    • St. Louis, MO, United states
    • 会议

    A major goal of computational astrophysics is to simulate the Milky Way Galaxy with sufficient resolution down to individual stars. However, the scaling fails due to some small-scale, short-timescale phenomena, such as supernova explosions. We have developed a novel integration scheme of N-body/hydrodynamics simulations working with machine learning. This approach bypasses the short timesteps caused by supernova explosions using a surrogate model, thereby improving scalability. With this method, we reached 300 billion particles using 148,900 nodes, equivalent to 7,147,200 CPU cores, breaking through the billion-particle barrier currently faced by state-of-the-art simulations. This resolution allows us to perform the first star-by-star galaxy simulation, which resolves individual stars in the Milky Way Galaxy. The performance scales over 104 CPU cores, an upper limit in the current state-of-the-art simulations using both A64FX and X86-64 processors and NVIDIA CUDA GPUs. © 2025 Copyright held by the owner/author(s).

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