宇宙可視光背景放射の測定

• Project Area: The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
• Project/Area Number: 22111503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 川良 公明 東京大学, 理学系研究科, 准教授 (50292834)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2011: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2010: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 宇宙背景放射 / 銀河形成進化 / 宇宙論 / 遠赤外線放射 / 銀河散乱光

Research Abstract

宇宙可視光背景放射(COB:Cosmic Optical Background)には、赤方偏移6から現在までに、放射された紫外線および可視光のすべてが含まれている。原始銀河雲(ビルディグブロック)が衝突合体して銀河に成長していくときに放射される紫外線、これから集積して銀河となっていくビルディグブロックからの紫外線、銀河間空間にただよう星、ガス、ダストなどによる放射あるいは散乱光など、赤方偏移6以下の過去に起こった現象のあらゆるものがCOBに記録されている。研究計画AO3の目的は,宇宙赤外線背景放射(CIRB)の観測に基づき、暗黒時代(z～10)に出現したと考えられている初代天体(PopIII)の性質を明らかにすることである.暗黒時代の光は1ミクロンより長い波長に赤方偏移しており、可視光では見えない.この時代にPopIIIが大量に生まれたのであれば,宇宙背景光のスペクトルは可視光から近赤外線に向かって急激に不連続的に増大するはずである.本研究によるCOBの観測はこの仮説を証明するための決定的な証拠を提供する.
上の目的を達成するために、(1)東京大学木曽観測所シュミット望遠鏡を用いた地上観測とそこで取得したデータの解析、(2)パイオニア探査機が3天文単位以遠で取得した撮像データの解析、(3)ハッブル宇宙望遠鏡で取得されたスカイのスペクトルデータの解析などを行った。
その結果、(2)の試みおいて、COBの検出に世界で初めて成功した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

パイオニア10・11号によるデータの解析で、宇宙背景放射(COB)の検出に成功した。COBを検出する試みは1960年代より世界中でなされてきたが、検出例は皆無で、本研究で初めて検出に成功したものである。

Strategy for Future Research Activity

検出に成功したが、まだ誤差が大きく、銀河形成史に対して強い制約を与えるに至っていない。短期的には、ハッブル宇宙望遠鏡で観測された膨大なスカイデータの解析と、地上観測により誤差を絞り込む努力を行い、長期的には、太陽系小惑星帯の外側における宇宙可視光測定に向けた研究計画を推進したい。

Research Products

• [Journal Article] Implications from the optical to ultraviolet flux ratio of Fe II emission in quasars (2012)
  • Author(s): Sameshima, H.; Kawara, K.; Matsuoka, Y.; Oyabu, S.; Asami, N.; Ienaka, N.
  • Journal Title: MNRAS Volume: 410 Pages: 1018-1026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cosmic Optical Background : The View from Pioneer 10/11 (2011)
  • Author(s): Matsuoka, Y.; Ienaka, N.; Kawara, K.; Oyabu, S.
  • Journal Title: ApJ Volume: 736 Pages: 119-132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extinction law in ultraluminous infrared galaxies at z~ 1 (2011)
  • Author(s): Shimizu, T.; Kawara, K.; Sameshima, H.; Ienaka, N.; Nozawa, T.; Kozasa, T.
  • Journal Title: MNRAS Volume: 418 Pages: 625-637
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supernova dust for the extinction law in a young infrared galaxy at z~ 1 (2011)
  • Author(s): Kawara, K.; Hirashita, H.; Nozawa, T.; Kozasa, T.; Oyabu, S.; Matsuoka, Y.; Shimizu, T.; Sameshima, H.; Ienaka, N.
  • Journal Title: MNRAS Volume: 412 Pages: 1070-1080
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a Complete 160 μm Flux-limited Sample of Infrared Galaxies in the ISO Lockman Hole 1 deg^2 Deep Fields : Source Properties and Evidence for Strong Evolution in the FIR Luminosity Function for ULIRGs (2011)
  • Author(s): Jacobs, B.A.; Sanders, D.B.; Rupke, D.S.N.; Aussel, H.; Frayer, D.T.; Ilbert, O.; Kartaltepe, J.S.; Kawara, K.; Kim, D.-C.; Le Floc'h, E., 他10名
  • Journal Title: AJ Volume: 141 Pages: 110-130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Halo occupation distribution of massive galaxies since z=1 (2011)
  • Author(s): Matsuoka, Y.; Masaki, S.; Kawara, K.; Sugiyama, N.
  • Journal Title: MNRAS Volume: 410 Pages: 548-558
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Witnessing the active assembly phase of massive galaxies since z=1 (2011)
  • Author(s): Matsuoka, Y.; Kawara, K.
  • Journal Title: MNRAS Volume: 405 Pages: 100-110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stellar population and dust extinction in an ultraluminous infrared galaxy at z=1.135 (2010)
  • Author(s): Kawara, K.; Oyabu, S.; Matsuoka, Y.; Yoshii, Y.; Minezaki, T.; Sameshima, H.; Asami, N.; Ienaka, N.; Kozasa, T.
  • Journal Title: MNRAS Volume: 402 Pages: 335-344
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 木曽2KCCDにおける広がった天体のためのフラットフィールド
  • Author(s): 家中信幸, 川良公明, 鮫島寛明, 松永典之, 青木勉
  • Organizer: 日本天文学会2011年春季年会
  • Place of Presentation: (地震のため開催中止)(同予稿集)
• [Remarks]
  • URL: http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/~kkawara
• [Remarks]