Exploration of the dark age by measuring the cosmic infrared background

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
• Project/Area Number: 21111004
• 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: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: MATSUURA Shuji 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10321572)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MATSUMOTO Toshio 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (60022696)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TSUMURA Khoji 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 宇宙航空プロジェクト研究員 (60579960) ; SHIRAHATA Mai 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 招聘研究員 (50450713) ; WADA Takehiko 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 助教 (50312202) ; KAWADA Mitsunobu 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 准教授 (50280558) ; MATSUHATA Hideo 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 教授 (30219464)
• Project Period (FY): 2009-07-23 – 2014-03-31
• Keywords: 宇宙背景放射 / 赤外線 / 初代天体 / ダークエイジ / ロケット実験

Research Abstract

This research aims to detect the first-generation stars in the early universe one billion years after Big-Bang by measuring their lights as the cosmic infrared background radiation. For this purpose, we have carried out rocket experiments (CIBER) and analysis of the AKARI satellite data. By four times of flights of CIBER we first succeeded to measure the radiation spectrum and fluctuations of the cosmic background in the optical to near-infrared wavelength. Combining the CIBER data with the AKARI data, we obtained an important observational constraint on the early universe. We have developed flight instruments for the next rocket project CIBER-2, and proceeded future cosmic infrared background missions EXZIT/solar-power-sail and SPICA satellite.

Research Products

• [Journal Article] Near-infrared Brightness of the Galilean Satellites Eclipsed in Jovian Shadow : A New Technique to Investigate Jovian Upper Atmosphere (2014)
  • Author(s): K.Tsumura, K.Arimatsu, E.Egami, Y.Hayano, C.Honda, J.Kimura, K.Kuramoto, S.Matsuura, Y.Minowa, K.Nakajima, T.Nakamoto, M.Shirahata, J.Surace, Y.Takahashi, and T.Wada
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: (accepted)
• [Journal Article] Joint Planetary and Astronomical Science with the Solar Power Sail Spacecraft (2014)
  • Author(s): S.Matsuura, H.Yano, D.Yonetoku, R.Funase, O.Mori, Y.Shirasawa, and Solar Sail WG
  • Journal Title: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan Volume: 12, ists29 Pages: Tr_1-5
• [Journal Article] Low-Resolution Spectrum of the Extragalactic Background Light with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • Author(s): K.Tsumura, T.Matsumoto, S.Matsuura, I.Sakon, and T.Wada
  • Journal Title: Publications of Astronomical Society of Japan Volume: 65, 121 Pages: 7
• [Journal Article] Low-Resolution Spectrum of the Diffuse Galactic Light and 3.3um PAH emission with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • Author(s): K.Tsumura, T.Matsumoto, S.Matsuura, I.Sakon, M.Tanaka, and T.Wada
  • Journal Title: Publications of Astronomical Society of Japan Volume: 65, 120 Pages: 7
• [Journal Article] Low-Resolution Spectrum of the Zodiacal Light with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • Author(s): K.Tsumura, T.Matsumoto, S.Matsuura, J.Pyo, I.Sakon, and T.Wada
  • Journal Title: Publications of Astronomical Society of Japan Volume: 65, 119 Pages: 13
• [Journal Article] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : the Narrow Band Spectrometer (2013)
  • Author(s): P.M.Korngut, T.Renbarger, T.Arai, J.Battle, J.Bock, S.W.Brown, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, A.Lanz, D.H.Lee, L.R.Levenson, K.R.Lykke, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, U.W.Nam, B.Shultz, A.W.Smith, I.Sullivan, K.Tsumura, T.Wada, and M.Zemcov
  • Journal Title: Astrophys. J. Suppl. Volume: 207 Pages: 34(12)
• [Journal Article] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : The Low Resolution Spectrometer (2013)
  • Author(s): K.Tsumura, T.Arai, J.Battle, J.Bock, S.Brown, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, D.H.Lee, L.R.Levenson, K.Lykke, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, K.Murata, U.W.Nam, T.Renbarger, A.Smith, I, Sullivan, K.Suzuki, T.Wada, and M.Zemcov
  • Journal Title: Astrophys. J. Suppl. Volume: 207 Pages: 33(12)
• [Journal Article] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : The Wide-Field Imagers (2013)
  • Author(s): J.Bock, I.Sullivan, T.Arai, J.Battle, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, A.C.Lam, D.H.Lee, L.R.Levenson, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, K.Mitchell-Wynne, U.W.Nam, T.Renbarger, J.Smidt, K.Suzuki, K.Tsumura, T.Wada, and M.Zemcov
  • Journal Title: Astrophys. J. Suppl. Volume: 207 Pages: 32(14)
• [Journal Article] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : A Sounding Rocket Payload to Study the Near Infrared Extragalactic Background Light (2013)
  • Author(s): M.Zemcov, K.Tsumura, T.Arai, J.Battle, J.Bock, S.Brown, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, D.H.Lee, L.R.Levenson, K.Lykke, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, K.Murata, U.W.Nam, T.Renbarger, A.Smith, I, Sullivan, K.Suzuki, and T.Wada
  • Journal Title: Astrophys. J. Suppl. Volume: 207 Pages: 31(16)
• [Journal Article] Brightness and Fluctuation of the Mid-Infrared Sky from AKARI Observations towards the North Ecliptic Pole (2012)
  • Author(s): J.Pyo, T.Matsumoto, W.-S.Jeong, and S.Matsuura
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 760 Pages: 102-110
• [Journal Article] Search for Radiative Decays of Cosmic Background Neutrino using Cosmic Infrared Background Energy Spectrum (2012)
  • Author(s): S.-H.Kim, K.Takemasa, Y.Takeuchi, and S.Matsuura
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 81 Pages: 024101-024108 (8)
• [Journal Article] AKARI observation of the fluctuation of the near-infrared background (2011)
  • Author(s): T.Matsumoto, H.J.Seo, W.-S.Jeong, H.M.Lee, S.Matsuura, H.Matsuhara, S.Oyabu, T.Wada
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 742 Pages: 124-134
• [Journal Article] Detection of the Cosmic Far-Infrared Background in AKARI Deep Field South (2011)
  • Author(s): S.Matsuura, M.Shirahata, M.Kawada, T.T.Takeuchi, D.Burgarella, D.L.Clements, W.-S.Jeong, H.Hanami, S.A.Khan, H.Matsuhara, T.Nakagawa, S.Oyabu, C.P.Pearson, A.Pollo, S.Serjeant, T.Takagi, and G.White
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 737 Pages: 2-20
• [Journal Article] Analysis of Dark Data of the PICNIC IR Arrays in the CIBER (2010)
  • Author(s): D.-H.Lee, M.-G.Kim, K.Tsumura, M.Zemcov, U.W.Nam, J.Bock, J.Battle, V.Hristov, T.Renbarger, T.Matsumoto, I.Sullivan, L.R.Levenson, P.Mason, S.Matsuura, and G.H.Kim
  • Journal Title: Journal of astronomy and space sciences Volume: 27 Pages: 401-406
• [Journal Article] Observations of the near-infrared spectrum of the zodiacal light with CIBER (2010)
  • Author(s): K.Tsumura, J.Battle, J.Bock, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, D.-H.Lee, L.Levenson, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, U.-W.Nam, T.Renbarger, I.Sullivan, K.Suzuki, T.Wada, and M.Zemcov
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 719 Pages: 394-402
• [Journal Article] Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : A Probe of Extragalactic Background Light from Reionization (2010)
  • Author(s): A.Cooray, J.Bock, M.Kawada, B.Keating, D.-H.Lee, L.Levenson, T.Matsumoto, S.Matsuura, T.Renbarger, I.Sullivan, K.Tsumura, T.Wada, and M.Zemcov
  • Journal Title: THE FIRST STARS AND GALAXIES : CHALLENGES FOR THE NEXT DECADE. AIP Conference Proceedings Volume: Volume 1294 Pages: 166-172
• [Presentation] CIBER による宇宙近赤外線背景放射の観測-大気光差し引き方法の改良 (2014)
  • Author(s): 大西陽介
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学
  • Year and Date: 2014-03-19
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-2 : 開発状況の報告 (2014)
  • Author(s): 白旗麻衣
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学
  • Year and Date: 2014-03-19
• [Presentation] CIBER/LRS による近赤外線波長域におけるDiffuse Galactic Lightの分光観測 (2013)
  • Author(s): 新井俊明
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-12
• [Presentation] 赤外線天文衛星「あかり」による宇宙近赤外線背景放射スペクトル (2013)
  • Author(s): 津村耕司
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-12
• [Presentation] ロケット実験CIBER - 第4回(最終)実験報告 (2013)
  • Author(s): 松浦周二
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] ロケット実験CIBER-2 開発状況の報告 (2013)
  • Author(s): 白旗麻衣
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] CIBER/LRS の黄道光観測による感度較正及び系統誤差の評価 (2013)
  • Author(s): 大西陽介
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] ソーラー電力セイルによるクルージング・ランデブー科学観測 : 深宇宙天文学から太陽系探査まで (2013)
  • Author(s): 松浦周二
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2013-05-19
• [Presentation] 将来の近赤外背景放射観測装置への搭載に向けた光学結晶材料の低温屈折率測定 (2013)
  • Author(s): 大西陽介
  • Organizer: 日本天文学会2013年春期年会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
  • Year and Date: 2013-03-20
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射の観測のためのロケット実験CIBER-2 : 開発の現状 (2012)
  • Author(s): 白旗麻衣
  • Organizer: 日本天文学会2012年秋期年会
  • Place of Presentation: 大分大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] CIBER ロケット実験-第3回目観測の報告と観測データの評価- (2012)
  • Author(s): 新井俊明
  • Organizer: 日本天文学会2012年秋期年会
  • Place of Presentation: 大分大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] ロケット実験CIBER による宇宙赤外線背景放射スペクトルの観測(3) (2012)
  • Author(s): 松浦周二
  • Organizer: 日本天文学会2012年春季年会
  • Place of Presentation: 龍谷大学
  • Year and Date: 2012-03-21
• [Presentation] 第3回CIBER ロケット実験-偏光分光装置の性能評価実験 (2012)
  • Author(s): 新井俊明
  • Organizer: 日本天文学会2012年春季年会
  • Place of Presentation: 龍谷大学
  • Year and Date: 2012-03-21
• [Presentation] 「あかり」IRC 分光観測で検出された3.3μm PAH の銀河系内分布 (2011)
  • Author(s): 津村耕司
  • Organizer: 日本天文学会2011年秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-近赤外線偏光分光装置の開発 (2011)
  • Author(s): 新井俊
  • Organizer: 日本天文学会2011年秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射観測ミッションの展望 : ロケット実験CIBERから背景放射探査機EXZIT へ (2010)
  • Author(s): 松浦周二
  • Organizer: 日本天文学会2010年秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-第二回打上げへ-" (2010)
  • Author(s): 新井俊明
  • Organizer: 日本天文学会2010年秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] CIBER/LRS による近赤外線黄道光分光観測から明らかになった近地球惑星間塵とS型小惑星との関連 (2010)
  • Author(s): 津村耕司
  • Organizer: 日本天文学会2010年秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] あかりによる近赤外背景放射の揺らぎの観測 (2010)
  • Author(s): 松本敏雄
  • Organizer: 日本天文学会2011年春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] あかりNEP-DEEP フィールドにおける宇宙近赤外線背景放射の揺らぎの角度スペクトルの測定 (2010)
  • Author(s): 村田一心
  • Organizer: 日本天文学会2011年春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] ロケット実験CIBER による宇宙赤外線背景放射スペクトルの観測(1)-装置較正と観測結果- (2010)
  • Author(s): 新井俊明
  • Organizer: 日本天文学会2011年春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] ロケット実験CIBER による宇宙赤外線背景放射スペクトルの観測(2)-宇宙背景放射成分の検出- (2010)
  • Author(s): 松浦周二
  • Organizer: 天文学会2011年春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] 「あかり」衛星による遠赤外線宇宙背景放射ゆらぎの検出 (2009)
  • Author(s): 松浦周二
  • Organizer: 日本天文学会2009年秋季年会
  • Place of Presentation: 山口大学
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Remarks] ① 本研究課題に関するホームページ
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/~matsuura/darkage/index_da.html
• [Remarks] ② 本領域研究に関するホームページ
  • URL: http://cbr.kek.jp/
• [Remarks] ① 報道発表"初期宇宙に大量のモンスター銀河発見" 2010年 於 東京大学 廿日出、河野、川辺、松浦 新聞各紙(神戸、日経、産経、毎日、読売、佐賀、山陰中央新報、京都、山形、北陸中日、岐阜、北國、岩手日報、北日本、東京、日刊県民福井、上毛、新潟日報、信濃毎日、秋田魁新報、静岡、サンケイエクスプレス、公明、朝日小学生)にて報道 (2)報道関連情報
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/press/press-2010-39_pre20100929_61ba4bf4.html
• [Remarks] ② NHK サイエンスZERO 宇宙の進化を解き明かせ～赤外線で見る星と銀河の神秘～2010年11月20日(土)[教育]午後10:00～午後10:35 (2)報道関連情報
  • URL: http://www.nhk.or.jp/zero/schedule/index.html
• [Remarks] ③ 報道発表 "「あかり」宇宙からの謎の遠赤外線放射を検出!" 2011年 JAXA 宇宙科学研究所 ISAS web page 松浦 Yahoo ニュース、マイコミジャーナル、アストロアーツ、天文ガイド等にて報道 (2)報道関連情報
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/ASTRO-F/Outreach/results/ADFS110810/adfs110810.html
• [Remarks] ④ 報道発表 "「あかり」が捉えた宇宙最初の光" 2011年 JAXA 宇宙科学研究所ISAS web page 松本、松浦ほか 読売新聞、産経MSN、日経新聞、Yahoo ニュース、マイコミジャーナル等にて報道 (2)報道関連情報
  • URL: http://thyme.ir.isas.jaxa.jp/ASTRO-F/Outreach/results/PR111021/pr111021.html
• [Remarks] ⑤ 報道発表 "何もない空を光らせるもの:「あかり」が空の赤外線成分の分離に成功" 2013年 JAXA 宇宙科学研究所 ISASweb page 津村ほか (2)報道関連情報
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/ASTRO-F/Outreach/results/PR131227/pr131227.html
• [Remarks] ⑥ 記者会見 "「ガリレオ衛星が「月食」中に謎の発光?すばる望遠鏡などで観測"2014年, 於 学術総合センター 東北大・宇宙研・東工大・北大 津村(東北大)ほか (2)報道関連情報
• [Remarks] ① JAXA 宇宙科学研究所では常時一般公開があり,申込めば閲覧可.また,毎年7月最終週の金土曜日の2日間は,特別公開として全研究部門が研究内容をポスターやデモ実験などで紹介.毎年2万人を超える来場者.宇宙科学や宇宙開発に関して直接対話する機会が多くある.2010年は,はやぶさの回収カプセル公開で来場者が多く,宇宙科学・技術への強い関心が寄せられた. (3)アウトリーチ活動
• [Remarks] ② JAXA 宇宙科学研究所では,「宇宙学校」として各地で一般向け講演会を開催している.2013年は,東大・駒場に於いて松浦周二がA03 に関する研究内容を紹介した. (3)アウトリーチ活動
• [Remarks] ③ JAXA 宇宙科学研究所では,一般読者向けにISAS メールマガジンを発行し、宇宙科学にまつわる研究や研究者の雑感を紹介. A03 の研究内容を310号(津村耕司)と344号,487号(松浦周二)で紹介した (3)アウトリーチ活動
  • URL: http://www.isas.jaxa.jp/j/mailmaga/index.shtml
• [Remarks] ④ JAXA 宇宙科学研究所・宇宙教育センターでは,学校等から申込などにより研究者と直接対話する機会を設けている.松浦周二は,研究とはどのような仕事かについて中学生と対話した.当人が対話内容について中学校の授業での研究レポートとして発表し,多くの興味をひいたとの報告を受けた. (3)アウトリーチ活動
• [Remarks] ⑤ JAXA 宇宙科学研究所の大学・研究機関連携室ではインターン生を受入れ教育している.2013年は,文系学部の大学生が宇宙研究者の仕事ぶり調査のため,松浦周二と新井俊明のインタビューを行い,記事としてまとめた. (3)アウトリーチ活動