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微惑星の形成 new!

星の形成とともにそれを取り巻く原始惑星系円盤とよばれるガス円盤が誕生します。原始惑星系円盤にはミクロンサイズ程度の固体微粒子(ダスト)が含まれており、ダストの集積を経て惑星が形成されますが、惑星になる途中のキロメートル程度の天体を微惑星とよびます。ダストから微惑星へは、ダスト間の重力の影響で形成されたという説があります。この説に基づいた微惑星形成過程の数値シミュレーションを紹介します。

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原始惑星の巨大衝突 new!

我々の太陽系において地球型惑星が作られる領域では、微惑星の衝突合体によって火星サイズの原始惑星が10〜20個ほど作られます。それら原始惑星がお互いに衝突合体をすることによって地球サイズの惑星が作られたと考えられています。原始惑星同士の衝突は巨大天体衝突と呼ばれており、地球や金星は複数回の巨大天体衝突を経験したと考えられています。特に、地球で起こった最後の巨大天体衝突で、月が作られたと考えられています。ここでは、初期段階で起こる火星サイズの原始惑星同士の典型的な衝突シミュレーションを紹介します。

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土星リングの力学(II. プロペラ構造) new!

土星探査機「カッシーニ」によって、これまで想像されていなかった多様な構造が土星の環に存在することが明らかとなってきました。そのような構造の1つにプロペラ構造があります。これは、対称な長いしずくのような2つの模様からなる構造で、飛行機やヘリコプターのプロペラのような形をしており、現在までに多くのプロペラが発見されています。この構造は、環に埋もれた直径数100m程度の小さな衛星の作用で作り出されていると考えられています。コンピュータシミュレーションによって明らかとなってきたプロペラ形成の様子を紹介します。

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ダークマターハローの形成・進化(II. 大規模構造の形成)

この映像では,宇宙初期から現在に至るまでの宇宙の構造形成を,ダークマターの分布の進化に注目して映像化しました.宇宙の構造形成は、はじめに微小なダークマターの密度揺らぎが重力崩壊し、小さいダークマターの塊 (ダークマターハロー)が形成します。そしてそれらが合体してより大きなハローへと進化し、その中でガスが集まって銀河が誕生します。 そして銀河の集団である銀河団が形成し、さらにそれらは網目状に分布する銀河でつながっています。これを宇宙の大規模構造といいます。(2015.5.1 ver.2 公開)

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中性子星合体からの電磁波放射

「中性子星」は宇宙における極限天体の1つで,太陽の1.4倍の質量をもちながらも,半径は約10kmしかなく,その密度は1cm3あたり1兆kgにもなります.さらに,宇宙にはこのような極限天体が対になって存在していることがあり,2つの中性子星が合体することもあります.KAGRAをはじめとする次世代重力波望遠鏡は,この「中性子星合体」からの重力波を直接検出することを目指しています.この数値シミュレーションは,中性子星合体からX線や可視光,電波などの電磁波がどのように放出されるのかを明らかにするため行われました.この計算によって,重力波が検出されたあとに,どのような電磁波観測をすれば良いかが明らかとなり,重力波と電磁波の観測を合わせた「マルチメッセンジャー天文学」への道を開くことができました.

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超新星爆発の中心エンジン

太陽よりも8倍重たい星はその一生の最後に超新星爆発と呼ばれる大爆発を起こすことが知られています。その爆発の仕組みは未だ解決されれない天文学の大問題です。 問題解明には爆発の瞬間に発生するニュートリノの影響を含んだ三次元の超高詳細三次元シミュレーションが必要です。今回、京コンピューターを用いることでこの超新星爆発のシミュレーションが可能になり、その爆心地の様子が再現されました。

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ダークマターハローの形成・進化

宇宙の構造形成は、まずはじめに微小なダークマターの密度揺らぎが重力崩壊し、小さいダークマターの塊 (ダークマターハロー)が形成します。そしてそれらが合体してより大きなハローへと進化し、その中でガスが集まって銀河が形成します。 このシミュレーションでは宇宙初期のダークマター密度揺らぎを40億の粒子で表現し、重力相互作用によって現在までにどのように進化するかを追いました。映像はそのうち一つの銀河団サイズのハローの形成・進化過程を描き出しています この計算で初めてサブハロー(ハローの周りに漂うより小さいダークマターの塊)の個数はハロー毎に大きな違いがあることが明らかになり、そしてそれはハローの形成史と密接に関係していることがわかりました。

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渦巻銀河の腕の力学的進化

星同士が引き合う重力(万有引力)は渦巻銀河の渦状腕を形作る基本的な力であり、その理解は渦巻銀河がどのように進化するかを知る上で重要です。 これまでにもコンピューターシミュレーションによる研究が進められてきましたが、今回のシミュレーションでは従来より多くの粒子を使って銀河円盤を再現することで、従来のシミュレーションで指摘されていた「銀河の腕が数億年で消えてしまう」という問題が低解像度であることによる数値的な問題であり、実際には、重力の働きにより銀河の腕は宇宙年齢の間消えずに残ることがわかりました。

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"KAGUYA's Moon" Exploring the Lunar Surface 

月周回衛星「かぐや(SELENE)」に搭載されていた14のミッション機器のうち、レーザ高度計および地形カメラによって観測されたデータを基に作成しました。 月の全体像および、ティコクレーター・モスクワの海・アポロ17号着陸地点のフライスルー映像です。

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銀河衝突 (II. 斜め衝突の場合) 

銀河衝突が引き金になる星団形成は、衝突の向きなどが大きく影響するはずです。斜めから衝突するシミュレーションを行った結果、衝突によってこれまで考えられていたよりも遥かに大きい質量の星団が形成されることが分かりました。

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"KAGUYA's Moon" A Lunar Contour Map 

月周回衛星「かぐや(SELENE)」に搭載されていた14のミッション機器のうち、レーザ高度計および地形カメラによって観測されたデータを基に作成した映像です。 月面は低地から高地へかけて徐々に現れていき、映像の後半には月面すれすれをフライスルーします。

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Thirty Meter Telescope

Thirty Meter Telescope (=30メートル望遠鏡; 略称 TMT)は、2021年末の稼働開始を目標にして建設計画を進めている、口径30mの光学赤外線・次世代超大型天体望遠鏡です。 ハワイ島のマウナケア山頂に建設されるTMTをCGで描いたムービーです。

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渦巻銀河のダイナミクス

現在の宇宙に数多く存在する渦巻銀河は、数千億の星々と豊富な星間ガスから成る直径10万光年程度の銀河円盤、そしてそれを取り囲むように広がる未だに正体不明なダークマターから成ると考えられています。 ここでは,渦巻銀河のダイナミクスに焦点を置いた最新のシミュレーションのムービーを紹介します。

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月面全体の地形図

月周回衛星「かぐや(SELENE)」が観測した月面高度データを基に作成した映像で、データから月面が再現される様子がダイナミックに表現されています。 また、アナグリフ用の立体映像も用意しています。

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銀河衝突 (I. 平行な衝突の場合)

銀河はずっと同じ姿で存在しているわけではありません。数十億年という時間の間には、銀河同士のの衝突や合体が起きています。そのような衝突が起きた時には何が起こるのでしょうか。 衝突する銀河の間で、星間ガスが圧縮されて星団が生まれる様子を見てみましょう。

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月の形成

原始惑星同士の巨大衝突によって、地球は誕生したと考えられています。月は、その巨大衝突によって生まれたのではないかと考えられています。巨大衝突による月形成過程を見てみましょう。

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微惑星から地球型惑星へ(地球型惑星の形成)

太陽の誕生と同時に、太陽の周りにはちりとガスからできた円盤が生まれました。 太陽系の惑星たちはこの円盤から生まれたと考えられています。 ちりが集まってできた微惑星が、衝突合体を繰り返して原始惑星まで成長します。やがて原始惑星同士が巨大衝突をくり返し、地球型惑星まで成長します。

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土星リングの力学 (I. wake 構造)

土星の輪の正体は何でしょうか? 数十cmから数m程度の小さな氷の塊が、非常に数多く土星の周りを周回して、それが全体として輪のように見えるということが分かっています。 ボイジャーやカッシーニといった惑星探査機が撮影した写真から、土星の輪は非常に複雑な構造をしていることが分かります。 こうした土星の輪の構造を作り出すようなメカニズムとは何なのでしょう。 そうした謎を解くためのコンピューターシミュレーションの一つを紹介します。

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銀河系内の水素ガス分布の観測

私達の住む銀河系内に存在する水素ガスの分布を、電波望遠鏡の観測データーを元に再現したものです。 HI(エイチワン)と呼ばれる中性水素原子の分布と、一酸化炭素COの観測を元にH2(中性水素分子、銀河系の中心部に多く存在します)の分布を解析しています。

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微惑星から原始惑星へ(地球型惑星の形成)

太陽の誕生と同時に、太陽の周りにはちりとガスからできた円盤が生まれました。 太陽系の惑星たちはこの円盤から生まれたと考えられています。 ちりが集まってできた微惑星が、衝突合体を繰り返して原始惑星まで成長する過程のシミュレーションです。

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cD銀河の形成

銀河団の中心には、cD銀河(Compact Diffuse Galaxy)と呼ばれる巨大な楕円銀河が存在することがあります。 こうしたcD銀河の起源について有力な説として、銀河団内での銀河の衝突合体によって生まれたという説があります。 この説に基づいて行われた、数多くの銀河の合体によりcD銀河が成長してゆく過程のシミュレーションを紹介します。

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コズミック・ビュー

私たちの知ることのできる宇宙の大きさは、1026メートル、つまり1の後ろに0が26個つながる数値以上あります。
地球を飛び出し、この広大な宇宙のスケールを見る旅に出ましょう。 ドーム投影用番組の「コズミック・ビュー」を、平面用に変換した映像です。

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地球と月の誕生

私たちの住む地球とその衛星である月は、どのようにして生まれたのでしょう。
現在最も有力なモデルである、微惑星からの惑星集積と、巨大衝突による月の形成に基づいたコンピュータ・シミュレーションを元にした映像で、その成り立ちを見てみましょう。 ドーム投影用番組の「地球と月の誕生」を、平面用に変換した映像です。

解説とストリーミング

天の川銀河

夜空に横たわる天の川とはなんでしょう。天の川の正体を探り、宇宙の始まりまでさかのぼってコンピュータ・シミュレーションによる銀河の誕生を見てみましょう。ドーム投影用番組の「天の川銀河」を、平面用に変換した映像です。

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渦巻銀河の形成ver.3

銀河はどのように形成されたのでしょうか。銀河が周辺の小銀河を集めて成長して行くという説に基づいた、数値計算を紹介します。 前回の映像のものよりも計算の解像度を大幅に増やした新しい計算の結果です。

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太陽のX線観測映像

太陽観測衛星「ようこう」の観測した太陽活動の様子です。軟X線で観測した1995年ごろ(極小期)および2000年ごろ(極大期)の太陽を動画化しました。 また、アナグリフ用の擬似立体映像も用意しています。

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連星系の形成

星は、宇宙を漂うガスの雲が自らの重力で収縮することで生まれます。回転するガスの雲からは、互いの周りを回る連星系が生まれると考えられます。ガスの雲から、星の元となるガスの塊が形成されてゆく様子を紹介します。

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渦巻銀河の形成

銀河はどうして形成されたのでしょうか。幾つかの学説が考えられていますが、ここでは銀河が周辺の小銀河を集めて成長して行くという説に基づいた、数値計算を紹介します。

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火星探検

火星を周回して地形データを収集した探査機 Mars Global Surveyor の観測したデータを基に、探査機スピリットの着陸したグセフクレーターから探査機オポチュニティーの着陸したメリディアニ平原まで、火星半周の旅をします。途中オリンポス山やマリネリス峡谷といった、火星の名所も訪れます。

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火星探検 短編映像1

火星探検ムービーの素材向け短編映像です。

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宇宙の大規模構造

宇宙の大きさが現在の約1/40であった約130億年前から現在までに、宇宙の大部分の質量を担うダークマターの分布や運動がどのように進化してきたのかを、大規模多体シミュレーションで調べた結果を映像化したものです。

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宇宙の大規模構造 短編映像

宇宙の大規模構造ムービーを固定視点で映像化した、素材向け短編映像です。

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