Revealing the origin and properties of the energy sources in local luminous infrared galaxies with a next generation space telescope

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H01129
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 稲見 華恵 広島大学, 宇宙科学センター, 助教 (20841943)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 赤外線天文学 / 赤外線銀河 / 銀河形成 / 銀河進化

Outline of Annual Research Achievements

高光度赤外線銀河は大量の星間塵(ダスト)に覆われているために、可視光線では観測できず赤外線観測に頼らざるを得ない。本研究では最新の赤外線望遠鏡であるNASAジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使い、近傍宇宙にある赤外線銀河の初期観測を行い、これらの銀河が赤外線で明るい原因とその成因や性質を特定する。そのため、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は本研究での主軸となるが、打ち上げ延期が発生したこともあり、観測開始を見据えた予備研究の期間が予定よりも長くなった。
2021年度では、まず、観測で得られるデータのシミュレーションを行った。過去に取得された地上からの赤外線観測や電波観測のデータをもとに、ジェームズ・ウェッブの観測波長で得られる光度や形態の予測をした。これらの情報をもとに、ジェームズ・ウェッブが実際に取得するデータをシュミレートした。このシュミレーションで生成した生データを補正するソフトウェアを準備し、実際の観測に備えた。実際に補正されたデータをもとに、本研究の目的達成のためのツールの開発を進めた。特に、ソースが混み合った領域での点源の測光をさまざまな手法で試し最適な方法を見つけた。また、中心に非常に明るい点源がある場合に、その周辺にあるソースの抽出方法を検討した。この過程ではまず、中心の明るい点源を引き去る必要があるが、この減算を正確に行うのは難しく、実際のデータでも工夫が必要であることが分かった。また、周辺に配置したソースの形態を考察し、それぞれの形態に適合した測光の手法を採用する必要がある。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の主軸となるジェームズ・ウェッブ望遠鏡の打ち上げが延期されたため、2021年度は本来予定していた期間よりも長期間予備研究を行うこととなった。つまり、実際の観測データの取得に遅れが生じた。また、2021年度には海外共同研究者との現地打合せを行う予定であったが、新型コロナウイルス感染症拡大防止の水際対策のために困難であった。しかし、2022年度への繰越が承認されたために、本研究の目的を達成たせるための研究内容を現在まで順調に進展させることができている。

Strategy for Future Research Activity

2021年度に完了できなかった内容を2022年度への繰越できたため、2022年度内に遅れを取り戻すことができた。2022年度には実際にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を用いデータを取得することができ、本来の予定通りに研究を推進する。予備研究で準備したツールを用い、実データを解析し論文化する。また、研究者が在籍する大学等を研究訪問し現地で議論を行い、また、国際会議での成果発表を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] California Institute of Technology/University of Virginia/University of California(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: California Institute of Technology/University of Virginia/University of California
  • # of Other Institutions: 10
• [Int'l Joint Research] Leiden University/European Space Agency(オランダ)
  • Country Name: NETHERLANDS
  • Counterpart Institution: Leiden University/European Space Agency
• [Int'l Joint Research] FORTH(ギリシャ)
  • Country Name: GREECE
  • Counterpart Institution: FORTH
• [Int'l Joint Research] Chalmers University of Technology(スウェーデン)
  • Country Name: SWEDEN
  • Counterpart Institution: Chalmers University of Technology
• [Int'l Joint Research] Institut de Ciencies de l’Espai(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: Institut de Ciencies de l’Espai
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] GOODS-ALMA 2.0: Starbursts in the main sequence reveal compact star formation regulating galaxy evolution prequenching (2022)
  • Author(s): Gomez-Guijarro, Elbaz, Xiao, Kokorev, Magdis, Magnelli, Daddi, Valentino, Sargent, Dickinson, Bethermin, Franco, Pope, Kalita, Ciesla, Demarco, Inami, and 24 colleagues
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 659 Pages: A196
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202142352
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The REBELS ALMA Survey: cosmic dust temperature evolution out to z~7 (2022)
  • Author(s): Sommovigo, Ferrara, Pallottini, Dayal, Bouwens, Smit, da Cunha, De Looze, Bowler, Hodge, Inami, Oesch, Endsley, Gonzalez, Schouws, Stark, Stefanon, Aravena, Graziani, Riechers, Schneider, van der Werf, Algera, Barrufet, Fudamoto, Hygate, Labbe, Li, Nanayakkara, and Topping
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: stac302 Pages: stac302
  • DOI: 10.1093/mnras/stac302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GOODS-ALMA 2.0: Source catalog, number counts, and prevailing compact sizes in 1.1 mm galaxies (2022)
  • Author(s): Gomez-Guijarro, Elbaz, Xiao, Bethermin, Franco, Magnelli, Daddi, Dickinson, Demarco, Inami, and 28 colleagues
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 658 Pages: A43
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202141615
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Massive Star Cluster Formation and Destruction in Luminous Infrared Galaxies in GOALS. II. An ACS/WFC3 Survey of Nearby LIRGs (2021)
  • Author(s): Linden, Evans, Larson, Privon, Armus, Rich, Diaz-Santos, Murphy, Song, Barcos-Munoz, Howell, Charmandaris, Inami, U, Surace, Mazzarella, and Calzetti
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 923 Pages: 278
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac2892
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A hard X-ray view of luminous and ultra-luminous infrared galaxies in GOALS - I. AGN obscuration along the merger sequence (2021)
  • Author(s): Ricci, Privon, Pfeifle, Armus, Iwasawa, Torres-Ala, Satyapal, Bauer, Treister, Ho, Aalto, Arevalo, Barcos-Munoz, Charmandaris, Diaz-Santos, Evans, Gao, Inami, Koss, Lansbury, Linden, Medling, Sanders, Song, Stern, U, Ueda, and Yamada
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 506 Pages: 5935-5950
  • DOI: 10.1093/mnras/stab2052
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Normal, dust-obscured galaxies in the epoch of reionization (2021)
  • Author(s): Fudamoto, Oesch, Schouws, Stefanon, Smit, Bouwens, Bowler, Endsley, Gonzalez, Inami, Labbe, Stark, Aravena, Barrufet, da Cunha, Dayal, Ferrara, Graziani, Hodge, Hutter, Li, De Looze, Nanayakkara, Pallottini, Riechers, Schneider, Ucci, van der Werf, and White
  • Journal Title: Nature Volume: 597 Pages: 489-492
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03846-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Comparison between Nuclear Ring Star Formation in LIRGs and in Normal Galaxies with the Very Large Array (2021)
  • Author(s): Song, Linden, Evans, Barcos-Munoz, Privon, Yoon, Murphy, Larson, Diaz-Santos, Armus, Mazzarella, Howell, Inami, Torres-Ala, U, Charmandaris, McKinney, Kunneriath, and Momjian
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 916 Pages: 73
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac05c2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measuring the Average Molecular Gas Content of Star-forming Galaxies at z = 3-4 (2021)
  • Author(s): Boogaard, Bouwens, Riechers, van der Werf, Bacon, Matthee, Stefanon, Feltre, Maseda, Inami, Aravena, Brinchmann, Carilli, Contini, Decarli, Gonzalez-Lopez, Nanayakkara, and Walter
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 916 Pages: 12
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac01d7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: A Search for [C II] Emitters at 6 <= z <= 8 (2021)
  • Author(s): Uzgil, Oesch, Walter, Aravena, Boogaard, Carilli, Decarli, Diaz-Santos, Fudamoto, Inami, Bouwens, Cortes, Cox, Daddi, Gonzalez-Lopez, Labbe, Popping, Riechers, Stefanon, Van der Werf, and Weiss
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 912 Pages: 67
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe86b
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ALMA as a high-redshift survey instrument (2021)
  • Author(s): Hanae Inami
  • Organizer: European Astronomical Society (EAS) Meeting 2021
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ALMA observations on NGC3256 and IIZw096 (2021)
  • Author(s): Hanae Inami
  • Organizer: GOALS Workshop 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observing Star-Forming Galaxies (2021)
  • Author(s): Hanae Inami
  • Organizer: Galaxy-IGM Workshop 2021
  • Invited
• [Presentation] Exploring the Unseen Distant Universe with Large Aperture Submillimeter/Terahertz Observations (2021)
  • Author(s): Hanae Inami
  • Organizer: 日本天文学会 2021年秋季年会
  • Invited