2019 Fiscal Year Research-status Report
水素とヘリウムの超微細構造線観測による宇宙再電離期の電離光子源判別法の検証
| Project/Area Number |
18K03699
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
長谷川 賢二 名古屋大学, 理学研究科, 特任助教 (20536627)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 再電離 / 電波観測 / 超微細構造線 / 輻射輸送シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、大型電波干渉計の観測によって水素とヘリウムの電離状態とその空間的相関関係を明らかにすることで宇宙再電離の光子源種別に制限を設け る新しいアフローチを提案することであり、2年めは実行したシミュレーション結果を応用した再電離研究を行った。本来はオーストラリアに滞在し、MWAのデータ解析を学びつつ観測結果とシミュレーション結果との比較に着手する予定であったが海外渡航自粛の影響により行えなかった。また現行のMWAのスペックでは想定した比較も困難であることもわかり、次世代SKAでの観測が重要になることもわかった。
前年に開発した再電離期のライ マンアルファ輝線天体(LAE)の理論モデルを用いて、再電離シミュレーション結果と組み合わせることでLAEモデルと再電離期の21cm線の相互相関シグナルがどの程度LAEモデルに依存するかを示し、MWAや次世代のSKAといった大型電波干渉計で検証可能性であることを示した。これらの結果は、論文としてまとめ、学術雑誌に掲載された。さらに、このシミュレーション結果と近年着目される機械学習法を組み合わせ、LAEの空間分布から中性水素の空間分布を再現できるかどうか、再現された中性水素21cm線-LAE相互相関と実際の21cm線-LAE相互相関がどの程度一致するかを調査した。その結果、大スケールではLAEの空間分布から中性水素の空間分布をよく再現できることを示した。この結果は学術論文として投稿した。
このほか、MWAの再電離チーム共同でMWAの最新観測データを用いたこれまででもっとも強い再電離期21cmパワースペクトルの制限、MWAデータの解析手法に関する論文、すばるHSCによるLAEクラスタリングに関する論文、再電離期以降の中性水素分布に関する論文など７本が出版された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナの世界的流行による海外渡航自粛により、現地滞在による議論およびデータ解析手法の習得、実行ができなかったことが主な原因である。申請者の見通しも甘かったのも事実であり、現地に滞在できなくともzoom会議などを駆使した議論に早急に切り替え、着手すべきであった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初予定していたMWAの観測データとの比較による理論モデルの制限は、現状は困難であり、見通しもたっていない。そこで、次世代大型電波干渉計SKAでの観測結果との比較に向けた準備研究を行い、理論モデルの精密化および観測結果が出た際の理論的解釈を深めることを目的とする。
具体的には、再電離の光源モデルを変えたシミュレーションをさらに多数実行し、水素とヘリウム超微細構造線の相互相関のモデル依存性を調査する。また、これまでは前景の中性水素のシグナルがより高赤方偏移のヘリウムのシグナルをどの程度汚染するかを考慮していなかったが、これを詳しく調査し、より現実的な観測可能性についての見積もりを行う。この際、比較する観測結果としては次世代観測機SKAを想定し、SKAのフェイズ１で検証可能かどうか、もし不可能であればSKAフェイズ２にアップグレードされる際に要求される性能はどうあるべきかを示す。
|
| Causes of Carryover |
当初解析用の計算機およびストレージを購入予定であったが、納品が大幅に遅れるとのことだったため、次年度の購入に切り替えた。
|
