Revealing the ICM physics by joint analysis of SZ effect and X-ray imaging with high angular resolutions

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K04012
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 岡部 信広 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (00436073)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 銀河団 / 銀河団ガス / スニヤエフ・ゼルドビッチ効果 / X線 / 弱い重力レンズ効果 / 多波長ジョイント解析

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は天球面上に衝突している銀河団の数値シミュレーション(ZuHone et al. 2011)に対して解析モデルを作成した。暗黒物質の重力ポテンシャル中にある銀河団ガスの密度と温度分布をよく記述する一般化したNFWモデル(gNFWモデル)に衝撃波を記述するランキン-ユゴニオ関係式を導入し、全体のガス分布と局所的な衝撃波の構造を同時に再現することを確認した。本研究では最初の研究としてSZ効果のデータのみを使用した。X線とSZ効果への拡張は容易であるが、パラメータ数が２倍に増えるため今後の課題としたい。
ALMAデータを使った論文を発表した(Kitayama et al. 2023)。
XMM-NewtonのX線観測データのプロポーザルが昨年度に引き続き採択された。現在までに１つの銀河団で観測がおこなわれた。今後２つの銀河団で観測が予定されている。
研究期間を通して観測的・理論的アプローチの両面から高角度分解能SZ効果とX線ジョイント解析について順調に行われた。観測ではジョイント解析だけでなく弱い重力レンズ効果なども含めた多波長解析を行った。これにより、どのようにしたら、新たな情報を引き出せるかを論文で示した。特に、銀河団衝突タイムスケールに対する銀河団ガスへの影響を調べる手法を提示した。
想定外だったのは、高角度分解能SZ効果のデータの取得である。観測可能な時期は通年の中でも１ヶ月程度しかなく、その中でもさらに厳しい天候条件が課せられ、取得が不可能であった。今後天体数を増やす上で障害となりうる。２０３０年代に建設される予定である電波望遠鏡ではこのような厳しい天候条件はないと期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Pennsylvania/University of Virginia/National Radio Astronomy Observatory(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Pennsylvania/University of Virginia/National Radio Astronomy Observatory
  • # of Other Institutions: 2
• [Int'l Joint Research] University of Geneva(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: University of Geneva
• [Int'l Joint Research] INAF/INFN(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: INAF/INFN
• [Int'l Joint Research] European Southern Observatory/University of Bonn(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: European Southern Observatory/University of Bonn
• [Int'l Joint Research] University of Bristol(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Bristol
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 5
• [Journal Article] Galaxy clusters at z ~ 1 imaged by ALMA with the Sunyaev-Zel’dovich effect (2023)
  • Author(s): Kitayama Tetsu、Ueda Shutaro、Okabe Nobuhiro、Akahori Takuya、Hilton Matt、Hughes John P、Ichinohe Yuto、Kohno Kotaro、Komatsu Eiichiro、Lin Yen-Ting、Miyatake Hironao、Oguri Masamune、Sifon Cristobal、Takakuwa Shigehisa、Takizawa Motokazu、Tsutsumi Takahiro、van Marrewijk Joshiwa、Wollack Edward J
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 75 Pages: 311～337
  • DOI: 10.1093/pasj/psac110
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research