A statistical test of the missing satellite problem in the CDM model

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H01942
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 田中 賢幸 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (50589207)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 観測的宇宙論 / 近傍銀河

Outline of Annual Research Achievements

本研究はすばる望遠鏡に搭載された超広視野カメラHyper Suprime-Cam (HSC)を用いて近傍銀河を観測し、銀河の周りの矮小銀河を正確に数えることで、現在広く支持されている宇宙論モデルを銀河スケールで統計的に検証しようという試みである。すばるHSCで取得し処理をした画像に基づき、近傍銀河の周りに淡く広がる矮小銀河を効率よく選び出すアルゴリズム開発に着手した。すばるの画像一枚には数十万という天体が写っているが、選び出したい矮小銀河は10個程度である。数多くある天体から、調べたい天体を効率よく検出するアルゴリズム開発が、本研究の最も難しい部分である。今年度前半で雇用した研究員と共に、今年度は様々な手法を試した。近傍における矮小銀河の一番の特徴はその低い面輝度である。これを効率よく捉えられるように、天体を高速かつ自動で検出できる、天文用途に広く使われているソフトウェアを試した。様々なパラメーター設定で試験をしたものの、矮小銀河以外を効率よく排除しつつ、十分な精度で面輝度を測定することが困難なことがわかった。ここは予想以上に難しかった部分で、これが本研究が遅れた主な原因と言える。しかし試行錯誤の結果、このソフトウェアと、より低速ではあるが詳細に測定を行える別のソフトウェアを組み合わせることで、この問題を解決できることがわかってきた。2021年度ではこの方向でアルゴリズム開発を進め、遅れを取り戻し、本研究の目標である宇宙論の検証を行いたい。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

「研究実績の概要」でまとめたように、銀河の面輝度測定が予想以上に困難であった。大量の天体の中からごくわずかの銀河を抽出する作業で、面輝度の高い測定精度を要求しているのと、銀河同士はどうしても視線方向上で重なってしまうことがあり、それらを丁寧に分離する (deblendする) ことは難しい。しかしながら、研究員との共同作業の過程で、高速なソフトウェアで大雑把に候補を抽出し、その後に低速なソフトウェアで天体をきれいに分離した測定を行うことで、比較的高い精度で矮小銀河を選び出せることがわかってきた。 全体的な進捗は遅いと言わざるを得ないが、アルゴリズム開発には着実な進捗があり、一つ大きな壁を乗り越えつつあると言っていいだろう。 さらに研究を加速させ、最終年度での巻き返しを図りたい。

Strategy for Future Research Activity

研究員と共にさらなるアルゴリズム開発を進め、矮小銀河を高い精度かつできる限り自動で選別できるようにしたい。ここが本研究で最も肝要な部分で、引き続き時間を割いていきたい。2つのソフトウェアを組み合わせることで、面輝度測定がかなり正確にできることがわかってきているが、それでも画像のゴミの混入などはゼロではなく、最終的には目視によるスクリーニングが必要になるのかもしれない。また、丁寧な測定をするソフトウェアでも、パラメタチューニングがもう少し必要で、近くの明るい星を手で隠すなどの手作業がある程度発生する可能性もある。 客観的な科学成果のためにも、できる限りこういう作業は減らす必要があるが、開発スピードとの兼ね合いで判断をしていきたい。