Wide-field survey for supermassive black holes in the cosmic dawn
| Project/Area Number |
21H04494
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
松岡 良樹 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 准教授 (60547545)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥34,970,000 (Direct Cost: ¥26,900,000、Indirect Cost: ¥8,070,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
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| Keywords | 光学赤外線天文学 / ブラックホール / 銀河進化 / 巨大ブラックホール / 遠方クエーサーの発見と測定 / ブラックホールの種族調査 / 光赤外線観測 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではすばる望遠鏡とEuclid宇宙望遠鏡による広域観測データを駆使し、ビッグバンから5-8億年（赤方偏移 z = 7 -9）の「宇宙の夜明け」の時代にクエーサーを探索する。巨大ブラックホールが宇宙に現れ出た時期を推定するとともに、発見天体の密度・周辺環境などの測定から、理論モデルとの比較により巨大ブラックホール形成メカニズムを解き明かすための統計サンプルを構築することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Camの広域探査データから遠方クエーサー候補天体を抽出し、天体同定のためのスペクトル測定を実施した。この測定のために４月にすばる望遠鏡のFOCAS分光器を使用し、さらに年間を通して、スペイン領カナリア諸島に設置された大カナリア望遠鏡のOSIRIS分光器をキューモードにて使用した。得られたデータの解析から、新たに多数の遠方クエーサーを発見することに成功した。前年度までに蓄積された天体と新規発見天体を組み合わせ、遠方宇宙における数密度の測定を行なった。そのためには、探査の完全性、すなわち実際に遠方宇宙に存在するクエーサーのうち、何％を探査によって捉えられているかを、赤方偏移と光度の関数として計算しなければならない。そのために人工的なクエーサーモデルを作成してHyper Suprime-Camの画像に埋め込み、擬似観測・データ抽出を実施した。これにより完全性の関数を得て、探査による発見数を補正する形で、遠方クエーサーの数密度を測定した。これを光度の関数として描き、更なる調整を経て、あらゆる天体の最も基本的な観測物理量である「光度関数」を得ることが次のステップとなる。
また、遠方クエーサーの理解を側面から深めるために、より近傍宇宙におけるブラックホール種族の探査を進めた。銀河系内の恒星質量ブラックホールへの伴星からの質量供給に伴って起こるX線連星・アウトバーストに加えて、近傍銀河に見られる超高光度X線源についてHyper Suprime-Camの撮像データから環境を探り、その起源が中間質量のブラックホールであるか否かに結論を得るための研究を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の最大の目標の１つは、各赤方偏移におけるクエーサーの光度関数を描くことである。光度関数をビッグバン開始以降の時間の関数としてつなぐことで、巨大ブラックホールの形成・進化を紐解くことができる。当該年度には赤方偏移７付近においてクエーサー探査を順調に進め、探査の完全性の見積もりを終えて、光度関数を決定するための準備を全て終えることができた。このことから、計画はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
赤方偏移７付近における光度関数を完成させるため、赤方偏移と光度の関数としての完全性のさらなる検証・調整を進める。その後に我々の発見した低光度の遠方クエーサーを、先行研究で発見されている高光度の遠方クエーサーと組み合わせ、この赤方偏移における光度関数を決定する。さらに光度関数を積分することでクエーサーの電離光子放射率を測定し、宇宙再電離への遠方クエーサーの寄与率を推定して、再電離の起源に制限を与える。
一方で欧州宇宙機関が主導するEuclid衛星の打ち上げが近づくことから、そのデータを用いたさらなる遠方クエーサー探査を見据えて、データの性質、候補抽出のアルゴリズムなどについて検討を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Optical IFU observations of GOALS sample with KOOLS-IFU on Seimei Telescope: Initial results of nine U/LIRGs at < 0.042022
Author(s)
Toba Y., Yamada S., Matsubayashi K., Terao K., Moriya A., Ueda Y., Ohta K., Hashiguchi A., Himoto K. G., Izumiura H., Joh K., Kato N., Koyama S., Maehara H., Misato R., Noboriguchi A., Ogawa S., Ota N., Shibata M., Tamada N., Yanagawa A., Yonekura N., Nagao T., Akiyama M., Kajisawa M., Matsuoka Y.
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 74
Issue: 6
Pages: 1356-1367
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). XV. Constraining the cosmic reionization at 5.5 < z < 72022
Author(s)
Lu Ting-Yi, Goto Tomotsugu, Hashimoto Tetsuya, Santos Daryl Joe D, Wong Yi Hang Valerie, Kim Seong Jin, Hsiao Tiger Y-Y, Kilerci Ece, Ho Simon C-C, Nagao Tohru, Matsuoka Yoshiki, Onoue Masafusa, Toba Yoshiki, SHELLQs collaboration
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 517
Issue: 1
Pages: 1264-1281
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS). The first archetypal quasar in the feedback phase discovered by eROSITA2022
Author(s)
Brusa M., Urrutia T., Toba Y., Buchner J., Li J.-Y., Liu T., Perna M., Salvato M., Merloni A., Musiimenta B., Nandra K., Wolf J., Arcodia R., Dwelly T., Georgakakis A., Goulding A., Matsuoka Y., Nagao T., Schramm M., Silverman J. D., Terashima Y.
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Journal Title
Astronomy and Astrophysics
Volume: 661
Pages: A9-A9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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