Study of early black hole foramtion and cosmic reionization using high-z quasars

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H03645
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo (2018); National Astronomical Observatory of Japan (2015-2017)
• Principal Investigator: Kashikawa Nobunari 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00290883)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 初期宇宙 / ブラックホール / 宇宙再電離 / 銀河形成 / 銀河共進化

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to I) discover high-z quasars at z>7, and II) construct a statistical sample of z~6 quasars at z~6, by using both a great light-gathering power and a wide-field imaging capability of Subaru telescope. In this study, we found 89 quasars, which is 100 times fainter than the previous sample, at z~6, increasing significantly the number of quasars at this epoch. Based on the sample, we measured the luminosity function, estimate the photon budget to the reionization, and discovery of a z~7 quasar. We also measure the dynamical mass and black hole mass by the following radio and near-infrared observations, and published the papers on the coevolution with galaxies, and the initial evolution of black holes.

Free Research Field

初期宇宙、銀河天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

巨大ブラックホールの誕生過程は謎に包まれており、宇宙初期にどの程度普遍的に存在するのか、そしてその個数密度はどれくらいか、といった基本的な事も分かっていなかった。これまでの探査では、現在の宇宙では珍しいような、最重量級の巨大ブラックホールに限られていた。本研究では、最新鋭の超広視野主焦点カメラHSCを用いた300夜に渡る大規模な探査観測を通じて、83個の超遠方クェーサーを新発見することに成功した。これらは従来知られていたクェーサーのわずか数パーセント程度の明るさで、今回初めてその微弱な光をとらえ、普通の重さの巨大ブラックホールが超遠方宇宙にも多数存在することを初めて明らかにした。