新世代多天体分光器PFSで探る宇宙の構造形成史

• Project/Area Number: 20K14515
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 真喜屋 龍 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員准科学研究員 (00776031)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 宇宙論 / 大規模構造 / 星間ダスト / 重力レンズ / 銀河形成

Outline of Research at the Start

この宇宙に存在する無数の銀河は、ただランダムに存在するのではなく「大規模構造」と呼ばれる疎密構造を形成して存在している。この構造の分析から重力モデルや宇宙の組成比といった重要な情報を引き出すことができるため、大規模構造の観測は現代宇宙論の重要な探査プローブとなっている。本研究計画では、次世代の大規模構造観測計画である「すばるPFS計画」に向けて宇宙論的銀河形成モデルを開発する。開発されたモデルを用いて具体的な観測計画を立案し、さらには実データとの比較から宇宙論モデル・銀河形成モデルに新たな制限を与えることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

今年度も引き続き、宇宙論的銀河サーベイに向けた銀河形成シミュレーションの開発を行った。以下詳細を述べる。
この宇宙には無数の銀河が存在しているが、それらは空間的にランダムに散らばっているわけではなく、大規模構造とよばれる疎密構造をなしている。その大規模構造の形状や構造の形成速度は、宇宙のエネルギー密度の分布や重力のモデルと密接に関連している。そのため、大量の銀河を観測して大規模構造をマッピングすることができれば、宇宙論モデルや重力理論の理解を深めることができる。
日本においても、すばる望遠鏡に搭載予定の次世代観測装置 Prime Focus Spectrograph (PFS) を用いた大規模銀河サーベイが計画されている。本研究課題の目的は、このPFSによる宇宙論的銀河サーベイに向けて数値シミュレーションコードを開発すること、さらにそのシミュレーションを用いて実際の観測に伴う統計誤差・系統誤差を見積もったり、データから効率よく物理的情報を引き出す手法を開発することである。
今年度は主に、これまで開発してきた銀河形成モデルに新たに銀河間ダストの形成機構を組みこむ研究を行った。
銀河間ダストには星からの光を吸収・再放射する性質があり、銀河の「見え方」を決定する非常に重要な要素である。しかしながら、その形成・成長過程は複雑であり、宇宙論的銀河形成モデルでは経験的な式でダスト存在量を与えるのが一般的であった。今回は新たに、ダストの質量・サイズ分布の変化を物理的な式にもとづいて解くことで、星質量・金属量・星形成率といった銀河のその他の物理量と一貫性のある形でダスト存在量を計算することができるようになった。
この成果は論文としてまとめられ、現在投稿中である（Makiya and Hirashita 2022）。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ASIAA, Taiwan(その他の国・地域)
• [Int'l Joint Research] 台湾中央研究院(その他の国・地域 台湾)
• [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Astrophysics(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Johns Hopkins University/Ohio state university/Princeton university(米国)
• [Int'l Joint Research] ASIAA(その他の国・地域（台湾）)
• [Journal Article] Mitigating the impact of fiber assignment on the measurement of galaxy-lensing cross correlation (2022)
  • Author(s): Makiya Ryu、Sunayama Tomomi
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 2022 Issue: 03 Pages: 008-008
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2022/03/008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ray-tracing log-normal simulation for weak gravitational lensing: applicationto the cross-correlation with galaxies (2021)
  • Author(s): Makiya Ryu、Kayo Issha、Komatsu Eiichiro
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 2021 Issue: 03 Pages: 095-095
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2021/03/095
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Thermal and Gravitational Energy Densities in the Large-scale Structure of the Universe (2021)
  • Author(s): Chiang Yi-Kuan、Makiya Ryu、Komatsu Eiichiro、Menard Brice
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 910 Issue: 1 Pages: 32-32
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe387
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Cosmic Thermal History Probed by Sunyaev Zeldovich Effect Tomography (2020)
  • Author(s): Chiang Yi-Kuan、Makiya Ryu、Menard Brice、Komatsu Eiichiro
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 902 Issue: 1 Pages: 56-56
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abb403
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Mitigating the impact of fiber assignment on the measurement of galaxy-lensing cross correlation (2022)
  • Author(s): PFS 13th collaboration meeting
  • Organizer: PFS collaboration
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 宇宙の温度変化の歴史が明らかに -スニヤエフ・ゼルドヴィッチ効果を用いた宇宙の温度変化の初測定-
  • URL: https://www.ipmu.jp/ja/20201110-CosmicThermal_History