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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Investigating the first star formation and reionization process of the Universe by MWA

Research Project

Project/Area Number 21H04467
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

杉山 直  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (70222057)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 市來 淨與  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (10534480)
大内 正己  東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40595716)
高橋 慶太郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80547547)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2026-03-31
Keywords宇宙再電離 / 宇宙磁場 / 初代天体
Outline of Annual Research Achievements

本研究計画はオーストラリアの低周波電波干渉計実験であるMWAに参加し、世界初の宇宙再電離期からの中性水素21cm線シグナル検出を目指すものである。特にすばるHSCのライマンアルファ輝線銀河(LAE)のデータを用いた相互相関、および明るい背景天体からの吸収線を用いる21cm forestを用いて系統誤差や前景放射の影響を軽減し、検出を目指すことに特徴がある。
今年度はすばるHSCの広領域深撮像データに基づき、LAEの大規模サンプルの作成を行った(Ono et al. 2021)。このカタログは将来21cm線との相互相関解析に用いられる重要なものである。これと並行して、宇宙再電離の信号を探すためのintensity mapping解析を行い、宇宙再電離期の銀河間空間に広がる3σ程度の有意性の淡いライマンアルファ光を捉え、中性水素が銀河周辺に存在し共鳴散乱を起こしている可能性などが示唆された(Kakuma et al. 2021)。
また関連する研究として、再電離期からの背景天体を利用した将来の21cm forest観測を想定し、ダークマターの性質に対する制限の改善がどれ程期待できるか解析を行った。Axion-like partileが暗黒物質であるシナリオ、および始原ブラックホールが暗黒物質であるモデルを解析し、通常の銀河サーベイでは感度のない質量域まで探索可能であることを示した(P. Villanueva-Domingo and Ichiki, PASJ, 2022) 。
他にも広い意味で電波天文学および宇宙論に関する研究を実施し、合計6件の学術論文の出版に至った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本科研費による貢献により、オーストラリアで実施されているMWAプロジェクトへの参加が引き続き認められた。最新のMWAデータを用いた解析や、低周波電波と相互相関を取るためのライマンアルファ輝線銀河分布のデータ整備についても論文を出版するなど着実に進められていて、概ね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

引き続き低周波電波データの系統誤差の削減とノイズ・前景放射除去アルゴリズムの開発を行い、世界初の宇宙再電離期からの中性水素21cmシグナルの検出を目指す。

  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 8 results)

  • [Int'l Joint Research] オーストラリア連邦科学産業研究機構/メルボルン大学/カーティン大学(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      オーストラリア連邦科学産業研究機構/メルボルン大学/カーティン大学
  • [Journal Article] GOLDRUSH. IV. Luminosity Functions and Clustering Revealed with ~4,000,000 Galaxies at z ~ 2-7: Galaxy - AGN Transition, Star Formation Efficiency, and Implication for Evolution at z > 102022

    • Author(s)
      Harikane Yuichi、Ono Yoshiaki、Ouchi Masami、et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      Volume: 259 Pages: 20

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac3dfc

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measuring the cosmological density field twice: A novel test of dark energy using the CMB quadrupole2022

    • Author(s)
      Ichiki Kiyotomo、Sumiya Kento、Liu Guo-Chin
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Pages: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.105.063507

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SILVERRUSH X: Machine Learning-aided Selection of 9318 LAEs at z = 2.2, 3.3, 4.9, 5.7, 6.6, and 7.0 from the HSC SSP and CHORUS Survey Data2021

    • Author(s)
      Ono Yoshiaki、Itoh Ryohei、Shibuya Takatoshi、Ouchi Masami、et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 911 Pages: 78

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abea15

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SILVERRUSH. IX. Lyα Intensity Mapping with Star-forming Galaxies at z = 5.7 and 6.6: A Possible Detection of Extended Lyα Emission at ?100 Comoving Kiloparsecs around and beyond the Virial-radius Scale of Galaxy Dark Matter Halos2021

    • Author(s)
      Kakuma Ryota、Ouchi Masami、Harikane Yuichi、et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 916 Pages: 22

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0725

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Constraining the 21?cm brightness temperature of the IGM at z = 6.6 around LAEs with the murchison widefield array2021

    • Author(s)
      Trott C M、Jordan C H、Line J L B、Takahashi K(10番目)、et al.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 507 Pages: 772~780

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2235

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A new MWA limit on the 21?cm power spectrum at redshifts z~13-172021

    • Author(s)
      Yoshiura S、Pindor B、Line J L B、Takahashi K (24番目)、et al.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 505 Pages: 4775~4790

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1560

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measuring the cosmological density field twice: A novel test of dark energy using CMB the quadrupole2022

    • Author(s)
      市來淨與
    • Organizer
      基研研究会「次世代CMB観測と宇宙論」
    • Invited
  • [Presentation] 銀河団偏光と宇宙マイクロ波背景輻射四重極揺らぎを用いた暗黒エネルギーの新しい検証法2021

    • Author(s)
      市來淨與
    • Organizer
      立教大学コロキウム
    • Invited
  • [Presentation] 宇宙マイクロ波背景輻射観測2021

    • Author(s)
      市來淨與
    • Organizer
      天文観測におけるビッグデータ解析と宇宙論パラメータの推定
    • Invited
  • [Presentation] 21cm forest constraints on primordial black holes2021

    • Author(s)
      市來淨與
    • Organizer
      Brain-storming workshop on Primordial Black Holes and Gravitational Waves
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The Epoch of Reionization and the Square Kilometre Array2021

    • Author(s)
      市來淨與
    • Organizer
      第4回 CMB JSPS研究拠点形成事業・国内交流若手セミナー
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Emission Lines in Galaxies from the Epoch of Reionization to Today2021

    • Author(s)
      大内正己
    • Organizer
      238th Meeting of the American Astronomical Society
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Multi-Object Spectroscopy Galaxy Surveys: Bridging Past, Present, and Future2021

    • Author(s)
      大内正己
    • Organizer
      STScI Workshop 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] IGM theory Dark Age, Cosmic Dawn, & Epoch of Reionization2021

    • Author(s)
      高橋慶太郎
    • Organizer
      Galaxy-IGM workshop 2021
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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