2021 Fiscal Year Annual Research Report
Full understanding of galaxy overdense regions in the distant universe
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21H04490
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柏川 伸成 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00290883)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 久和 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 研究員 (30869417)
久保 真理子 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 特定研究員 (40743216)
百瀬 莉恵子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員 (70631290)
利川 潤 東京大学, 宇宙線研究所, 特別研究員 (90760778) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | 銀河 / 原始銀河団 / 宇宙の大規模構造 / 銀河形成 / 銀河進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、すばる望遠鏡の大集光力と広視野撮像機能を活かした系統的観測データに対して独創的な手法を適用し、115-128億光年先の遠方銀河密集領域の大規模サンプルを世界で初めて構築する。120億光年先の原始銀河団については、従来の50倍にあたる約1000個の原始銀河団の検出が期待される。このサンプルに基づき、遠方銀河密集領域について、1) 初期環境効果の多様性、発現、そして進化、2) 中心銀河、活動銀河核との関係、3) 塵に覆われた星形成活動、4) 銀河密度と中性水素密度の関係、を徹底解明する。これまで検出が極めて困難であった遠方銀河密集領域に初めて実効的な観測のメスを入れ、宇宙における構造形成という文脈のもとで銀河進化について飛躍的な理解を得ることが本研究の目的である。既に世界的にリードしているわれわれの研究をさらに発展させ、周辺分野に波及するような本分野におけるブレークスルーを狙う。
1)についてはライマンアルファ輝線銀河の環境について大局的に調査した研究(Ito et al. 2021)をまとめ、この銀河種族が特異的な分布を持つことを明らかにした。2)については電波銀河周囲の密度分布について調べた研究(Uchiyama et al.2022)を発表した。4)については、中性水素密度とライマンアルファ輝線銀河との関係について調べた研究（Momose et al. 2021）や、将来的に観測データと比較するための流体計算理論モデルの構築、およびどのような測定量が最適かについて考察した研究をまとめた(Nagamine et al. 2021)。
そのほか、再電離期における宇宙の中性水素割合と宇宙大規模構造の関係を調査した研究(Yoshioka et al. 2022)も行った。遠方銀河密集領域の大規模サンプルについては今年度試行錯誤を繰り返し、完成の目途が見えてきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度には準備段階的な原始銀河団カタログが完成し、この正当性、妥当性を検証するシミュレーションデータも準備できた。新たな試みとして機械学習を用いた原始銀河団の検出方法について検討しており、ある程度この手法が有効であり、比較的低質量の原始銀河団も検出できるなど、一定の成果はあがっているが、さらに洗練化することで飛躍的に進展させたい。この手法は本研究の研究対象である銀河高密度環境とは全く異なる銀河低密度環境を検出することにも応用できる。
比較的若くて低質量であるライマンα輝線銀河を検出するためのHSC用フィルターは完成し、予定通りの実験室性能を持っていることを確認した。これを望遠鏡に搭載するためのフィルターホルダーを現在製作中で、今後すばる望遠鏡を運用するハワイ観測所に送り、試験観測を行い性能評価を行いたい。
当初計画されていた追観測のうち、赤外撮像観測、赤外分光観測については観測時間の獲得に成功し、今年度観測が計画されている。可視赤外分光観測については今後引き続き、観測時間の獲得に努力する。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度には準備段階的な原始銀河団カタログが完成し、この正当性、妥当性を検証するシミュレーションデータも準備できた。今後はこれらを基に、サンプルの完全性、混入率、一様性などを評価する。このシミュレーションデータを用いてHSCの広域探査領域と深探査領域の統計的有意性を関連づける手法についても検討したい。
新たな試みとして機械学習を用いた原始銀河団の検出方法について検討しており、ある程度この手法が有効であり、比較的低質量の原始銀河団も検出できるなど、一定の成果はあがっているが、さらに洗練化することで飛躍的に進展させたい。この手法は本研究の研究対象である銀河高密度環境とは全く異なる銀河低密度環境を検出することにも応用できる。
比較的若くて低質量であるライマンα輝線銀河を検出するためのHSC用フィルターは昨年度完成し、予定通りの実験室性能を持っていることを確認した。これを望遠鏡に搭載するためのフィルターホルダーを現在製作中で、今後すばる望遠鏡を運用するハワイ観測所に送り、試験観測を行い性能評価を行う。このフィルターを用いた科学計画についてより具体的な策定を開始し、来年度以降のすばる望遠鏡の観測時間の獲得を目指す。その他のサイエンスケース、例えば他の望遠鏡のフィルターと組み合わせた場合のシナジーなど、についても検討を行いたい。
当初計画されていた追観測のうち、赤外撮像観測、赤外分光観測については観測時間の獲得に成功し、観測が計画されている。可視赤外分光観測については引き続き、観測時間の獲得に努力する。今年度から雇用する研究員とともに、ダストに覆われた星形成活動を暴くためALMAでの追観測の方法について検討を開始する。電波観測についてはそのほかのサイエンスケースについても検討したい。
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