2012 Fiscal Year Annual Research Report
初代クェーサー探査による超巨大ブラックホールの形成と宇宙再電離の研究
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23340050
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
柏川 伸成 国立天文台, 光赤外研究部, 准教授 (00290883)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 初期宇宙 / ブラックホール / 宇宙再電離 / 銀河形成 / 銀河共進化 |
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| Research Abstract |
本研究では、A)赤方偏移6.5を超える超遠方QSO の発見、B)赤方偏移6付近の遠方QSOの特に暗い種族を検出すること、の2大目的を達成するために、すばる望遠鏡の1）大集光力と2）広視野撮像機能、及び3）特殊なフィルターを用いる。この3つの有効な手段を組み合わせる手段を持っているのは現在われわれのグループだけである。われわれは、本研究のための予備観測として、実際にすばる望遠鏡/ケック望遠鏡/VLTの観測時間を獲得し、その実効性の検証を行ってきた。平成23年度にはすばる望遠鏡にて不慮の事故があり、本研究の手法の有効性を確認する予備観測が未実行で終了してしまったが、平成24年度には、他の望遠鏡（ケック望遠鏡・VLT）を用いた観測を行い、暗い赤方偏移6付近の遠方QSOを2つ発見した。この成果についていくつかの学会で成果発表を行った。これは従来の典型的なQSOよりも100倍暗い種族であり、形成途上のものである可能性が高く、QSOおよびブラックホールの形成モデルに強い制限を与える可能性がある。同時に光度関数の暗い側を決定するためのよいサンプルであり、サーベイの有効体積を詳細に計算することで、ブラックホールの形成モデルに制限を与える可能性がある。さらに、この2個のQSOについて近赤外追観測を行えばMgII輝線の線幅からブラックホール質量を決定することができるため、このための来年度のすばる観測時間を獲得した。
また、効率的な新観測装置を用いてその手法を大規模かつ系統的に応用する本観測の準備に向けて内外の研究者と討議を繰り返し、詳細なサーベイ計画を立案し、計画提案書の作成に参加した。われわれの行ってきた予備観測での経験を基に、色選択の不定性や、混入天体の性質、狭帯域の有効活用のしかたなどについて予備研究を行った。
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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
平成23年度はすばる望遠鏡の事故のために観測を遂行することができず、計画の見直しを余儀なくされたが、平成24年度に外国の望遠鏡を用いることで克服した。これにより研究計画に若干の遅れが生じたが、その後の観測は順調に進められ現在では当初の計画と同じ進行状況にあると認識している。赤方偏移6付近の遠方QSOを発見するなど成果も上がっており、内外の学会で成果報告を行った。さらなる成果を挙げるために、これまでの観測やデータ解析の手法に改良を加えている。一方、すばる望遠鏡の新観測装置を用いた本観測を予定しているが、上記の事故も原因となってこの観測装置の完成が遅れている。平成25年度中にファーストライトを迎える予定をしているが、本観測に向けての準備は滞りなく行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年24年度には、他の望遠鏡（ケック望遠鏡・VLT）を用いた観測を行い、暗い赤方偏移6付近の遠方QSOを2つ発見した。これは従来の典型的なQSOよりも100倍暗い種族であり、形成途上のものである可能性が高い。まずサーベイ体積を詳細に計算し、このQSOの数密度を定量的に求め、QSO光度関数、特に暗い側を決定したい。QSOの光度関数はQSO形成モデルに敏感なので、数々のモデルと比較することで形成シナリオに制限を与えることができる。また、分光観測によって同定された2個のQSOについては、近赤外追観測を行いMgII輝線の線幅からブラックホール質量を決定することができる。このためのすばる観測時間は既に獲得した。さらに、分光追観測はまだ途上であるので、これまでの予備観測の中から見つけた15個の超遠方QSO/遠方QSO候補の分光観測を引き続き行っていきたい。広視野撮像観測については最も効率のよいすばる望遠鏡およびチリにある4m望遠鏡を用いて行いたいが、分光観測については、上記に述べたように、すばる望遠鏡だけではなく、ケック望遠鏡/VLTなどの地上大型望遠鏡を使用する予定である。
また再電離のトポロジーに関わる重要な問題として最遠方にある原始銀河団についても追観測が予定、または観測時間の獲得申請中であり、遠方QSOの研究と並行して研究を進める上で、宇宙における環境と、再電離、そしてBHの出現、という相関について考察を進めたい。
同時に、効率的な新観測装置を用いてその手法を大規模かつ系統的に応用する本観測の準備を引き続き行っている。今後は特に、色情報からQSOを選びだす従来の方法に代わる、QSOのスペクトルモデルを多色測光データにフィットすることで効率的にQSOを選出する新たな手法を確立したい。本観測に向けて、より効率的な観測手法、解析手法の確立など多数の研究者と共同研究を行う。
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