• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

疎性モデリングの宇宙再電離期21cm線観測データ解析への応用

Research Project

Project/Area Number 22KJ3092
Project/Area Number (Other) 21J00416 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

吉浦 伸太郎  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords21cm線 / 機械学習 / 宇宙再電離 / 電波干渉計 / 電波天文学 / 宇宙論 / 銀河進化 / 宇宙物理学
Outline of Research at the Start

宇宙に最初の星が誕生してから現在に至るまで、宇宙を満たしている水素のガスは星や銀河と共に変化してきました。この研究の究極の目標は、その水素から放射される微弱な電磁波を電波望遠鏡で観測することで、逆に宇宙で最初の星や銀河の姿を理解しようとするものです。ただし微弱な信号を検出するには非常に明るい邪魔な電波源などに対処する必要があります。そこで、機械学習など統計的な方法を応用して観測データを処理する方法を開発します。

Outline of Annual Research Achievements

1, 21cm線イメージングへの疎性モデリングの応用: EHTによるブラックホール撮像で用いられていた疎性モデリングによる画像作成の手法を、遠方中性水素由来の21cm線のイメージングに応用した。特に、次世代の電波望遠鏡SKAによる観測を想定して、3次元画像の作成方法を開発した。現在までに幾つかのシミュレーションによる実験を実施しており、適切なパラメータを選ぶことで、画像のノイズを低減したイメージングができることがわかった。
2, 電波望遠鏡21cm線観測データの解析: 人工ニューラルネットワークによる21cm線の高速モデル化ソフトを作成し、EDGES望遠鏡による21cm線観測データの解析を実施した。多項式による銀河系前景放射のモデル化を行い、ベイズ統計に基づく解析から、今のデータでは通常の21cm線を検出できないことがわかった。一方、過去にEDGESで報告された信号はJWSTによる銀河観測の結果と矛盾しない可能性があることもわかった。本研究は論文としてまとめられ、現在査読中である。
3, uGMRTとすばる望遠鏡銀河観測の解析: すばる望遠鏡のLAE銀河カタログとGMRTによる21cm線観測データの相互相関解析を試みた。今回の解析は21cm-LAE相互パワースペクトルについて実データを用いた初の解析であり、データ解析ソフトウェアを開発することができた。本研究の結果は複数の国際会議で発表した。
4, MWAデータの解析: MWAデータを解析するためのスクリプトを作成し、低周波観測データを用いてキャリブレーションを実施した。この解析から、銀河系の放射がキャリブレーション後のアンテナの応答を大きく歪めることがわかった。そこで正しく得られた応答を外挿することで問題を回避する手法を開発した。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 7 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] The University of Melbourne/Curtin University(オーストラリア)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Impact of the primordial fluctuation power spectrum on the reionization history2023

    • Author(s)
      Minoda Teppei、Yoshiura Shintaro、Takahashi Tomo
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Issue: 12 Pages: 123542-123542

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.123542

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Exploring the cosmic dawn and epoch of reionization with the 21cm line2022

    • Author(s)
      Shimabukuro Hayato、Hasegawa Kenji、Kuchinomachi Akira、Yajima Hidenobu、Yoshiura Shintaro
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 75 Issue: Supplement_1 Pages: S1-S32

    • DOI

      10.1093/pasj/psac042

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing the primordial Universe with 21cm line from cosmic dawn/epoch of reionization2022

    • Author(s)
      Minoda Teppei、Saga Shohei、Takahashi Tomo、Tashiro Hiroyuki、Yamauchi Daisuke、Yokoyama Shuichiro、Yoshiura Shintaro
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 75 Issue: Supplement_1 Pages: S154-S180

    • DOI

      10.1093/pasj/psac015

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing isocurvature perturbations with 21-cm global signal in the light of HERA result2022

    • Author(s)
      Minoda Teppei、Yoshiura Shintaro、Takahashi Tomo
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Issue: 8 Pages: 083523-083523

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.083523

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Predicting 21?cm-line map from Lyman-α emitter distribution with generative adversarial networks2021

    • Author(s)
      Yoshiura Shintaro、Shimabukuro Hayato、Hasegawa Kenji、Takahashi Keitaro
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 506 Issue: 1 Pages: 357-371

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1718

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new MWA limit on the 21 cm power spectrum at redshifts 13-172021

    • Author(s)
      Yoshiura, S. ; Pindor, B. ; Line, J. L. B., et al.,
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 505 Issue: 4 Pages: 4775-4790

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1560

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Constraining the 21 cm brightness temperature of the IGM at z = 6.6 around LAEs with the murchison widefield array2021

    • Author(s)
      Trott, C. M. ; Jordan, C. H. ; Line, J. L. B., et al.,
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 507 Issue: 1 Pages: 772-780

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2235

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cosmology with high redshifted 21cm line observation2024

    • Author(s)
      S.Yoshiura
    • Organizer
      3rd mini-workshop on the early Universe
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 21cm line from Cosmic Dawn and Dark Ages2024

    • Author(s)
      S.Yoshiura
    • Organizer
      Nagoya-Melbourne Joint Research Workshop on Cosmology
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Observing the HSC SXDS field with the uGMRT Band-22023

    • Author(s)
      S.Yoshiura
    • Organizer
      URSI GASS 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低周波 21cm 線と遠方銀河や初期揺らぎとの関係2023

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      日本天文学会 2023 年秋季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性水素 21cm 線電波観測で探る暗黒時代から宇宙再電離期2023

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      第36回 理論懇シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 21cm-LAE cross-correlation at the end of reionization era2023

    • Author(s)
      S.Yoshiura
    • Organizer
      2023 EAST-ASIA SKA WORKSHOP
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Emulating the 21cm global signal & analyzing the EDGES data2023

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      SKA Japanワークショップ2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] uGMRTを用いた21cm線-LAE相互相関解析の準備と問題点の洗い出し2023

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      ミニワークショップ : 21cm線によるサイエンス
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Emulating the 21cm global signal and analyzing the EDGES public data2023

    • Author(s)
      Shintaro Yoshiura
    • Organizer
      9th GALAXY EVOLUTION WORKSHOP
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SKA時代の低周波21cm線データ解析2022

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      天文学におけるデータ科学的方法
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 21cm線揺らぎのパワースペクトルの最近の進展2021

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      第10回観測的宇宙論ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] SKAと先行機による電離圏観測2021

    • Author(s)
      吉浦伸太郎
    • Organizer
      中間圏・熱圏・電離圏(MTI) 研究集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Detecting the 21cm power spectrum from the Epoch of Reionization and Cosmic Dawn2021

    • Author(s)
      Shintaro Yoshiura
    • Organizer
      EAST Asia SKA workshop 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi