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Observational studies of dust-obscured galaxies in the early Universe

Research Project

Project/Area Number 23K13149
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

札本 佳伸  千葉大学, 先進科学センター, 特任助教 (50897022)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords電波天文学 / 光学赤外線天文学 / 観測天文学 / 銀河天文学
Outline of Research at the Start

宇宙が生まれたすぐ後の時代において、銀河がどのように生まれ、進化してきたのかについては未だほとんどのことが謎に包まれている。特にその中でも、豊富な星間ダストを持った銀河は内部の星の光が外に出にくいため暗く、今まではほとんど存在すら知られていなかった。近年になってようやくその発見が報告されてきたそれらの謎の多い銀河種族の探査と研究を行うことで、我々の持つ銀河への知識を広げ、理解を正確なものにする。

Outline of Annual Research Achievements

当初の計画の通りビッグバンの後10億年以内という、宇宙が生まれたすぐ後の時代における銀河の形成・進化についての観測的研究を遂行した。特に極めて濃い星間ダストによって星の光が外部に出にくいために暗く発見が困難な銀河という、これまで研究が進んでいなかった銀河種族に対してジェームズウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)とALMA望遠鏡を用いる研究を実施した。当該年度において、JWSTの観測データ解析を行うことで研究遂行に必須となる画像解析手法に習熟し実際に観測データに基づいたカタログを収集するとともに、国際研究共同コラボレーションに複数所属し共同研究を遂行した。これらのJWSTの観測データ解析によって得られた天体サンプルに対して、ALMA望遠鏡を用いる追観測の観測提案をALMA Cycle-10において4件提出を行った。これらのうち、3件のALMA観測が採択され(B採択2件C採択1件)、令和6年度中に観測予定である。JWSTへのCycle-3観測提案の提出も複数行ったものの採択には至らなかった。これまでに得られたALMA望遠鏡、JWSTの観測データをを元に筆頭著者としての論文を3編提出するとともに(内2編は出版済み)、国内学会・研究会において5回の口頭発表と2回のポスター発表を行い、国際学会において1回の口頭発表を行った。また、当該年度にて提出済みの3編に加えて論文1編の準備を新たに行い提出準備を概ね完了することができ、令和6年度の早い時期に提出予定である。初期宇宙における銀河内部での星形成活動、またその結果生まれる星間ダストの生成に関する数多くの知見を得るとともに、2年度目における研究の発展につながる極めて有意義な研究が遂行ができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在までに実施した研究において、これまでに観測が行われているジェームズウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)を用いた広視野観測サーベイデータを用いた多波長の測光カタログの収集を行っている。また、多数の国際共同研究に参加し共同研究を遂行した。これらのJWST観測に基づく多波長の測光カタログや共同研究、または出版された論文から得られた結果に基づいてサンプルの構築を行い宇宙初期の銀河に対して星間ダストを検出し、銀河の星間ダストに隠された活動を探るためのALMA望遠鏡を用いたサブミリ波観測の計画立案と観測提案の提出を行った(Cycle-10には4件、Cycle-11には5件)。これらの提出した観測提案のうち複数のALMA望遠鏡の観測提案が採択された(Cycle-10は3件、Cycle-11の結果は令和6年8月ごろ発表予定)。補助事業準備期間前から実施が行われていたALMA望遠鏡の観測データの解析と論文作成も順調に進展し、そのうち一部はすでに論文として提出(3編)し、さらにそのうち2篇は出版された。一方、当該年度中に得られた知見を元に作成したJWST Cycle-3への観測提案を2件作成し提出したものの採択されなかった。これまで得られ、公開されているJWSTの観測データを用いる観測データを用いた研究を行うことが当初よりの計画であったため、計画していた研究の遂行は順調に進展しているものの、JWSTへの観測提案が採択されなかったことから当初の計画以上の進展には至らなかった。以上をまとめると、当初より計画していたJWST観測データ収集、ALMA望遠鏡観測立案やそれらに基づいた研究遂行は順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)とALMA望遠鏡の観測データの解析を進める。特に令和6年度には、自身が代表研究者として観測が採択されている3件のALMA望遠鏡のCycle-10での観測が行われる。これらの新たに得られるALMA望遠鏡の観測結果の解析と合わせて、JWSTの観測データの解析を詳細に行う。これら2つの望遠鏡データを組み合わせることにより、宇宙初期の銀河の多波長観測データを収集し、解析を行うことで当初よりの計画に沿って研究を進展させる。研究結果に基づき令和6年度中にさらに2編以上の論文の提出と出版を行い、国内・国際学会での発表を行う計画である。
また、すでに提出したALMA望遠鏡Cycle-11の観測提案に加えて、令和6年度10月と令和7年度4月にそれぞれ予定されているJWSTの観測提案Cycle-4、ALMA望遠鏡の観測提案Cycle-12にて1件以上の観測提案の提出を行う。新たな観測を行うことでこれまでに扱ってきた公開データでは得られていなかったデータを得て、当該研究をさらに発展させる。
本補助事業の最終年度である令和7年度に向けて、これらの研究・観測提案提出を行い、研究内容をさらに取りまとめることで当初の計画していた研究を遂行する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Arizona/Arizona State University/The University of Texas at Austin(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Geneva(スイス)

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  • [Int'l Joint Research] Leiden Observatory(オランダ)

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  • [Int'l Joint Research] Swinburne University/University of Western Australia(オーストラリア)

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  • [Int'l Joint Research] Scuola Normale Superior(イタリア)

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  • [Int'l Joint Research]

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  • [Journal Article] Unveiling the hidden Universe with <i>JWST</i>: the contribution of dust-obscured galaxies to the stellar mass function at <i>z</i> ~ 3 ? 82024

    • Author(s)
      Gottumukkala R、Barrufet L、Oesch P A、Weibel A、Allen N、Alcalde?Pampliega B、Nelson E J、Williams C C、Brammer G、Fudamoto Y、Gonz?lez V、Heintz K E、Illingworth G、Magee D、Naidu R P、Shuntov M、Stefanon M、Toft S、Valentino F、Xiao M
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 530 Issue: 1 Pages: 966-983

    • DOI

      10.1093/mnras/stae754

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The NOEMA observations of GN-z11: constraining the neutral interstellar medium and dust formation in the heart of cosmic reionization at <i>z</i> = 10.62024

    • Author(s)
      Fudamoto Y、Oesch P A、Walter F、Decarli R、Carilli C L、Ferrara A、Barrufet L、Bouwens R、Dessauges-Zavadsky M、Nelson E J、Dannerbauer H、Illingworth G、Inoue A K、Marques-Chaves R、P?rez-Fournon I、Riechers D A、Schaerer D、Smit R、Sugahara Y、van?der?Werf P
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 530 Issue: 1 Pages: 340-346

    • DOI

      10.1093/mnras/stae556

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Extended [C ii] under Construction? Observation of the Brightest High-z Lensed Star-forming Galaxy at z = 6.22024

    • Author(s)
      Fudamoto Yoshinobu、Inoue Akio K.、Coe Dan、Welch Brian、Acebron Ana、Ricotti Massimo、Mandelker Nir、Windhorst Rogier A.、Xu Xinfeng、Sugahara Yuma、Bauer Franz E.、Brada? Maru?a、Bradley Larry D.、Diego Jose
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 961 Issue: 1 Pages: 71-71

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad0f95

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The ALMA REBELS survey: obscured star formation in massive Lyman-break galaxies at <i>z</i> <b>=</b> 4?8 revealed by the IRX?β and <i>M</i>? relations2023

    • Author(s)
      Bowler R A A、Inami H、Sommovigo L、Smit R、Algera H S B、Aravena M、Barrufet L、Bouwens R、da?Cunha E、Cullen F、Dayal P、De?Looze I、Dunlop J S、Fudamoto Y、Mauerhofer V、McLure R J、Stefanon M、Schneider R、Ferrara A、Graziani L、Hodge J A、Nanayakkara T、Palla M、Schouws S、Stark D P、van?der?Werf P P
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 527 Issue: 3 Pages: 5808-5828

    • DOI

      10.1093/mnras/stad3578

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] UNCOVER: Illuminating the Early Universe?JWST/NIRSpec Confirmation of z &gt; 12 Galaxies2023

    • Author(s)
      Wang Bingjie 、Fujimoto Seiji、Labb? Ivo、Furtak Lukas J.、Miller Tim B.、Setton David J.、Zitrin Adi、Atek Hakim、Bezanson Rachel、Brammer Gabriel、Leja Joel、Oesch Pascal A.、Price Sedona H.、Chemerynska Iryna、Cutler Sam E.、Dayal Pratika、van Dokkum Pieter、Goulding Andy D.、Greene Jenny E.、Fudamoto Y.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 957 Issue: 2 Pages: L34-L34

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acfe07

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] UNCOVER: A NIRSpec Identification of a Broad-line AGN at z = 8.502023

    • Author(s)
      Kokorev Vasily、Fujimoto Seiji、Labbe Ivo、Greene Jenny E.、Bezanson Rachel、Dayal Pratika、Nelson Erica J.、Atek Hakim、Brammer Gabriel、Caputi Karina I.、Chemerynska Iryna、Cutler Sam E.、Feldmann Robert、Fudamoto Yoshinobu、Furtak Lukas J.、Goulding Andy D.、de Graaff Anna
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 957 Issue: 1 Pages: L7-L7

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ad037a

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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] UNCOVER: The Growth of the First Massive Black Holes from JWST/NIRSpec?Spectroscopic Redshift Confirmation of an X-Ray Luminous AGN at z = 10.12023

    • Author(s)
      Goulding Andy D.、Greene Jenny E.、Setton David J.、Labbe Ivo、Bezanson Rachel、Miller Tim B.、Atek Hakim、Bogd?n ?kos、Brammer Gabriel、Chemerynska Iryna、Cutler Sam E.、Dayal Pratika、Fudamoto Yoshinobu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 955 Issue: 1 Pages: L24-L24

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acf7c5

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 宇宙再電離期の星形成銀河からの[CII]158um輝線の起源の特定:ALMA望遠 鏡による [NII]205um 輝線の観測2024

    • Author(s)
      札本佳伸, 井上昭雄, 菅原悠馬, 稲見華恵, 橋本拓也, R. Bouwens, R. Smit, D. Stark, M. Aravena
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
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  • [Presentation] NOEMA observations of GN-z11: Constraining Neutral Intersteller Medium and Dust Formation in the Heart of Cosmic Reionization at z = 10.602023

    • Author(s)
      札本佳伸, Pascal Oesch, 井上昭雄, 菅原悠馬
    • Organizer
      日本天文学会2023年秋季年会
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  • [Presentation] The Extended [C II] under Construction? Observation of the brightest high-z lensed star-forming galaxy at z = 6.22023

    • Author(s)
      札本佳伸, 井上昭雄, 菅原悠馬
    • Organizer
      日本天文学会2023年秋季年会
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  • [Presentation] A JWST-ALMA Synergy: Comprehensive Analysis of a Gravitationally Lensed Galaxy Over-Density at z=7.882023

    • Author(s)
      札本佳伸
    • Organizer
      European Astronomical Society Annual Meeting 2023
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comprehensive Analysis of Gravitationally Lensed Star Forming Galaxies in the Epoch of Reionization with JWST and ALMA.2023

    • Author(s)
      札本佳伸
    • Organizer
      Resolving the Extragalactic Universe with ALMA & JWST
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  • [Remarks] ALPINE

    • URL

      http://alpine.ipac.caltech.edu/

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  • [Remarks] JWST UNCOVER PROGRAM

    • URL

      https://jwst-uncover.github.io/

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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