Star formation activity in the very early Universe revealed by survey of the most distant passive galaxies
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20K14516
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan (2021-2022)
The University of Tokyo (2020) |
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Principal Investigator |
馬渡 健 国立天文台, ハワイ観測所, 特任研究員 (00838287)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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)
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| Keywords | 銀河形成 / 初期宇宙 / 赤外線観測 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は, 宇宙最初期における銀河内の星形成がダークマターの重力集積のみで決定される現象なのか, あるいは超新星爆発などガスの輻射流体的効果を大きく受けたプロセスなのかを判別することを目的とする. ２つのシナリオは, 宇宙全体の星形成率密度を宇宙年齢の関数として見た時に, 宇宙年齢5億年以前での振る舞いが大きく異なる.
申請者は, 宇宙年齢10億年の時代において既に星形成を終え年老いたpassive銀河から更に過去の星形成率密度を推定する独創性の高いアプローチを提唱する. 同アプローチを最新データを適用し, 初代銀河形成の理解に迫る.
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、宇宙最初期における銀河内の星形成がダークマターの重力集積のみで決定される現象なのか、あるいは超新星爆発などガスの輻射流体的効果を大きく受けたプロセスなのかを判別することを目的とする。２つのシナリオの切り分けのために、赤方偏移10以上（宇宙年齢5億年以前）での宇宙全体の星形成率密度を調べる。赤方偏移10以上での星形成活動を直接的に調べる観測研究は新型宇宙望遠鏡JWSTの打ち上げ以降、議論が活発になされているが、本研究では赤方偏移6付近の年老いた銀河（passive銀河）の探査を通じて制限をかける独自かつ相補的なアプローチをとる。
2022年度の実施状況について、まず自身の独自サンプルであるCOSMOS天域のpassive銀河候補（Mawatari et al. 2020, APJ, 889, 137）の分光追観測提案をJWST宇宙望遠鏡第二期公募に提出した。並行して、新たなpassive銀河候補のサンプルを構築することを進めている。2021年度の解析研究からJWST撮像データを中心とした多波長測光カタログが必須であることが判明しているが、2022年度後半にはいくつかのHWST初期観測チームがデータセットを公開し始めた。初期宇宙におけるpassive銀河は非常に稀な天体であるため、十分広い領域のデータが集まるまで待たなければならない。2023年度からの新しいサンプル構築解析に備え、以下の２点の準備研究を2022年度に行った。1) 共同研究者として参加している他のJWST第一期観測プログラムにおいて、実際のデータ処理に中心的に携わり１件の共同執筆論文提出に至った（Hashimoto et al., arXiv:2305.04741）。2) これまでに利用可能なすべてのJWST撮像データを用いて汎用的なJWST測光カタログをする共同研究を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
既存サンプル（Mawatari et al. 2020, APJ, 889, 137）に対するJWST宇宙望遠鏡分光追観測提案は第１期観測提案に不採択となり、第二期以降に応募し続けているため、進捗が遅れている。JWST第一期の撮像観測データが公開され始めたことを受けて、より信頼性が高い新しいpassive銀河候補サンプルを構築することを計画しているが、そちらも十分な広さの撮像観測データが溜まるのを待たないといけないため2022年度中は実際の解析を始められなかった。一方でJWSTデータの取り扱いに習熟するための準備解析を進め、共著論文1本の投稿に至った（Hashimoto et al., 2023, arXiv:2305.04741）。
また精度の高い測光データ解析が本課題の肝であるが、特にそれに関連した研究成果論文を主著書1本（Mawatari et al., 2023, AJ, 165, 208）、共著2本（Yonekura et al., 2022, ApJ, 930,102; Harikane et al., 2022, ApJ, 929, 1）を執筆した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度前半に、JWST宇宙望遠鏡の初期科学運用データの解析を行い、信頼性の高い宇宙初期のpassive銀河候補サンプルを構築する。初期科学運用データとは、コミュニティ全体の利益を念頭により早くデータ公開されるものである。これまでの準備・関連研究で関係を構築した国内外の共同研究者とデータアクセスや解析手法について協力してもらいながら最良な解析を行う。
既存サンプルと新しいサンプルを併せた中から、最も信頼性が高く宇宙初期に星形成を行っていたであろうpassive銀河候補を選び、JWST第三期観測提案公募（2023年10月頃を予定）に応募する。
また、JWST多波長撮像データから測光的にpassive銀河を選び出す手法については、解析手法として新規性のあるものになると期待されるので、そうしたサンプルセレクションに関して論文投稿を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
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[Journal Article] A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z ~ 12-162022
Author(s)
Harikane Yuichi、Inoue Akio K.、Mawatari Ken、Hashimoto Takuya、Yamanaka Satoshi、Fudamoto Yoshinobu、Matsuo Hiroshi、Tamura Yoichi、Dayal Pratika、Yung L. Y. Aaron、Hutter Anne、Pacucci Fabio、Sugahara Yuma、Koekemoer Anton M.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 929
Issue: 1
Pages: 1-1
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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