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The role of the dark matter in the statistics of active galactic nuclei

Publicly Offered Research

Project AreaWhat is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter
Project/Area Number 21H05449
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionAsahikawa National College of Technology (2022)
Ehime University (2021)

Principal Investigator

大木 平  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 助教 (90792078)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsダークマター / 超巨大ブラックホール / 活動銀河核 / 銀河形成 / 銀河進化
Outline of Research at the Start

我々は、冷たいダークマター (CDM) 理論に基づいてスーパーコンピュータ「京」を用いた準解析的銀河形成モデル ν2GC を構築し、世界トップレベルの精度で活動銀河核 (AGN) の統計量を理論予言することを可能にした。
しかし、銀河やAGNの数密度、空間相関は、ダークマターの性質からも大きな影響を受ける可能性がある。
本研究では、温かいダークマターモデル及び自己相互作用するダークマターモデルが、AGNの統計量にどのような影響を与えるのかを、ダークマターハローの合体形成史と準解析的銀河・AGN形成モデルを用いて明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

我々は、冷たいダークマター (CDM) 理論に基づいてスーパーコンピュータ「アテルイII」を用いた新たな大規模N体シミュレーションに適用して、モデル銀河・活動銀河核カタログ Uchuu-ν2GC を構築し、web上で公開した。これは、他に類を見ない広い計算領域を扱うモデルカタログである。しかし、銀河やAGNの数密度、空間相関は、ダークマターの性質からも大きな影響を受ける可能性がある。 本研究では、小スケールの構造形成を抑制する温かいダークマター(WDM)モデルが AGN の統計量にどのような影響を与えるのかを、ダークマターハローの合体形成史と準解析的銀河・AGN形成モデルを用いて明らかにした。我々は、モンテカルロ法を用いて様々なWDM質量を仮定したときのダークマターハロー合体史を構築した。これを準解析的銀河・AGN形成モデルと組み合わせることで、WDMモデルが高赤方偏移での超巨大ブラックホール(SMBH)とAGNの統計量に与える影響を調べた。 その結果、赤方偏移4以上において、WDM質量の違いが低質量SMBH質量関数と低光度AGNの光度関数に大きな影響を与えることが分かった。特に、1keV WDM を仮定 した場合、CDM に比べて個数密度が ~0.5 dex 減少することを示した。WDMモデルの結果は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) の観測によって近年示唆されている、宇宙初期の多量のAGNの存在と整合しない。さらに、既存の観測と矛盾しない範囲で小スケールの密度ゆらぎを増加させた場合においても、JWST で示唆されるAGNの個数を説明できないという初期成果を得た。本研究により、AGN 観測量がダークマターモデルに強い制限を与えることが明らかになると共に、JWST の観測結果と理論モデルの詳細な比較検討が必要であることが分かった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Instituto de Astrofisica de Andalucia(スペイン)

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

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  • [Int'l Joint Research] Instituto de Astrofisica de La Plata(アルゼンチン)

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      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Uchuu-nu2GC galaxies and AGN: cosmic variance forecasts of high-redshift AGN for JWST, Euclid, and LSST2023

    • Author(s)
      Oogi Taira、Ishiyama Tomoaki、Prada Francisco、Sinha Manodeep、Croton Darren、Cora Sofia A、Jullo Eric、Klypin Anatoly A、Nagashima Masahiro、Cacheiro J Lopez、Ruedas Jose、Kobayashi Masakazu A R、Makiya Ryu
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 525 Issue: 3 Pages: 3879-3895

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2401

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] AGN number fraction in galaxy groups and clusters at z > 1.4 from the Subaru Hyper Suprime-Cam survey2023

    • Author(s)
      Hashiguchi Aoi、Toba Yoshiki、Ota Naomi、Oguri Masamune、Okabe Nobuhiro、Ueda Yoshihiro、Imanishi Masatoshi、Yamada Satoshi、Goto Tomotsugu、Koyama Shuhei、Lee Kianhong、Mitsuishi Ikuyuki、Nagao Tohru、Nishizawa Atsushi J、Noboriguchi Akatoki、Oogi Taira、Sakuta Koki、Schramm Malte、et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 75 Issue: 6 Pages: 1246-1261

    • DOI

      10.1093/pasj/psad066

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ΛCDM halo substructure properties revealed with high-resolution and large-volume cosmological simulations2023

    • Author(s)
      Moline, Angeles; Sanchez-Conde, Miguel A.; Aguirre-Santaella, Alejandra; Ishiyama, Tomoaki; Prada, Francisco; Cora, Sofia A.; Croton, Darren; Jullo, Eric; Metcalf, R. Benton; Oogi, Taira; Ruedas, Jose
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 518 Issue: 1 Pages: 157-173

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2930

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 準解析的モデルで探る宇宙初期の銀河とブラックホールの共進化2024

    • Author(s)
      大木平, 松岡良樹, 長島雅裕, 榎基宏, 川口俊宏, 岡本崇, 小倉和幸, 白方光, ν2GC collaboration, Uchuu collaboration
    • Organizer
      ブラックホール大研究会 ~星質量から超巨大ブラックホールまで~
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Host galaxies of high-redshift quasars in the Uchuu-ν2GC semi-analytic model2023

    • Author(s)
      Oogi T., Nagashima M., Kawaguchi T., Okamoto T., Enoki M., Ogura K., Shirakata H., ν2GC collaboration, Uchuu collaboration
    • Organizer
      APRIM 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Host galaxies of high-redshift AGN in a semi-analytic model2023

    • Author(s)
      Oogi T., Nagashima M., Kawaguchi T., Okamoto T., Enoki M., Ogura K., Shirakata H., ν2GC collaboration, Uchuu collaboration
    • Organizer
      East-Asia AGN meeting 2023
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of AGN and their hosts in semi-analytic models2023

    • Author(s)
      Oogi T., Matsuoka Y., Nagashima M., Kawaguchi T., Okamoto T., Enoki M., Ogura K., Shirakata H., ν2GC collaboration, Uchuu collaboration
    • Organizer
      HSC-AGN collaboration meeting 2023
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The role of the dark matter in the statistics of active galactic nuclei2023

    • Author(s)
      Oogi T.
    • Organizer
      What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Host galaxies of high-redshift quasars within the Uchuu-ν2GC semi-analytic model2022

    • Author(s)
      Oogi T., Nagashima M., Kawaguchi T., Okamoto T., Enoki M., Ogura K., Shirakata H., ν2GC collaboration, Uchuu collaboration
    • Organizer
      Tracing the SMBH growth: outlook beyond the HSC-SSP, and future collaborations
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Field variance forecasts of high redshift AGNs for future surveys with a semi-analytic model2022

    • Author(s)
      Oogi T., Ishiyama T., Prada F., Sinha M., Croton D., Cora S. A. Uchuu collaboration, ν2GC collaboration
    • Organizer
      What drives the growth of black holes: a decade of reflection
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 準解析的モデルで探る高赤方偏移クエーサーの母銀河2022

    • Author(s)
      大木平, 長島雅裕, 川口俊宏, 岡本崇, 榎基宏, 小倉和幸, 白方光, ν2GC collaboration
    • Organizer
      日本天文学会2022年秋季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Field variance forecasts of high redshift AGNs with a semi-analytic model with the Uchuu simulation2022

    • Author(s)
      Oogi T., Ishiyama T., Prada F., Croton D., Sinha M., Cora S. A.
    • Organizer
      IAU Symposium 373: Resolving the Rise and Fall of Star Formation in Galaxies
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cosmic variance forecasts of high redshift AGNs with Uchuu-ν2GC2022

    • Author(s)
      Oogi T., Ishiyama T., Prada F., Croton D., Sinha M., Cora S. A.
    • Organizer
      COSPAR 2022 44th Scientific assembly, E1.11: Supermassive Black Holes at High Redshift
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Skies & Universes, Uchuu DR2 Products

    • URL

      https://www.skiesanduniverses.org/Simulations/Uchuu/DR2Products/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-12-25  

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