Revealing the Formation Process of Massive Galaxies Through High Resolution Submm Observations

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H01133
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 伊王野 大介 国立天文台, アルマプロジェクト, 准教授 (60425402)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢島 秀伸 筑波大学, 計算科学研究センター, 准教授 (10756357) ; 松田 有一 国立天文台, アルマプロジェクト, 助教 (20647268) ; 但木 謙一 国立天文台, アルマプロジェクト, 特任助教 (30726435) ; 植田 準子 国立天文台, アルマプロジェクト, 特任助教 (60749935)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 銀河天文学

Outline of Annual Research Achievements

宇宙の大局的な星形成や構造形成の描像はおおよそ見えてきたが、個々の銀河の成長の根源を担う物理プロセスや質量獲得メカニズムの詳細は未解明な部分が多い。特に、大質量銀河の形成と成長の過程については、今日に至るまで未解決問題として残っている。形成途上にある大質量銀河は、膨大な星間塵に遮られ可視光や赤外線では捉えられない隠れた大質量星を形成しているため、塵からの熱放射を直接捉えることができるサブミリ波の観測が極めて重要である。本研究では、ALMA望遠鏡を用いて遠方の大質量銀河候補を高い分解能で観測し、その詳細に描き出された画像から大質量銀河の形成シナリオを構築することを目的とする。

2021年4月のALMA Cycle 8 2021の観測提案募集において大規模なサーベイを提案したが、残念ながら不採択であった。 そのため、2021年度は、ALMA Cycle 9の観測提案の準備を進めつつ、アルマアーカイブから星形成銀河の高分解能データを取得し、塵の分布からトレースされる星形成およびその材料であるガスの解析を中心に研究を進めた。この解析から、銀河内の星形成やガスの詳細分布、星形成効率の分布を求めた。また、サンプル数は限られるものの、非常に明るい星形成銀河の形態の多様性が明らかになりつつある。これまでは、銀河衝突が星形成の主なトリガーであると考えられていたが、棒構造や渦巻構造が大規模な星形成に関係している可能性がでてきた。これらの観測的研究と並行して、構造形成シミュレーションのデータの整備を進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の予定では、2021年度中に大規模なサンプルデータを取得する予定であったが、COVID19感染拡大の影響で観測が中断されたことにより競争倍率が非常に高くなり、アルマの観測時間獲得に至らなかった。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は、4月のALMA Cycle 9の観測提案募集において本研究を再提案する。 これまでの我々の経験から、明るい天体であれば 1天体につき1時間程度の観測時間で質の高い画像が得られることがわかっている。提案が採択されれば、同年度もしくは2023年度にデータが手元に届く予定である。データが得られたら、すぐに解析を開始する。並行して、アーカイブデータやシミュレーションデータを用いた解析を継続して行う。

Research Products

• [Presentation] ALMA high-resolution study of CO(2-1) line and dust continuum emissions in cluster galaxies at z=1.46 (2022)
  • Author(s): Ryota Ikeda, Ken-ichi Tadaki, Daisuke Iono, Takuma Izumi, Yusei Koyama, Rhythm Shimakawa, Ichi Tanaka, Masao Hayashi, Tadayuki Kodama, Kotaro Kohno, Bunyo Hatsukade, Tomoko L. Suzuki, Yoichi Tamura
  • Organizer: East Asian ALMA Science Workshop 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ALMA high-resolution study of CO(2-1) line and dust continuum emissions in cluster galaxies at z=1.46 (2022)
  • Author(s): Ryota Ikeda, Ken-ichi Tadaki, Daisuke Iono, Takuma Izumi, Yusei Koyama, Rhythm Shimakawa, Ichi Tanaka, Masao Hayashi, Tadayuki Kodama, Kotaro Kohno, Bunyo Hatsukade, Tomoko L. Suzuki, Yoichi Tamura
  • Organizer: MAYA: Meeting of ALMA Young Astronomers
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ALMA high-resolution study of CO(2-1) line and dust continuum emissions from cluster galaxies at z = 1.46 (2022)
  • Author(s): Ryota Ikeda, Ken-ichi Tadaki, Daisuke Iono, Takuma Izumi, Yusei Koyama, Rhythm Shimakawa, Ichi Tanaka, Masao Hayashi, Tadayuki Kodama, Kotaro Kohno, Bunyo Hatsukade, Tomoko L. Suzuki, Yoichi Tamura
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] ALMA observations of a submillimeter galaxy at z = 6 I: Detection of nitrogen (2022)
  • Author(s): Ken-ichi Tadaki, Akiyoshi Tsujita, Yoichi Tamura, Kotaro Kohno, Yuri Nishimura, Bunyo Hatsukade, Hideki Umehata, Daisuke Iono, Jorge Zavala, Kouichiro Nakanishi, Yuichi Matsuda, Minju Lee, Tomonari Michiyama, Tohru Nagao, Toshiki Saito
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] ALMA high-resolution study of CO(2-1) line and dust continuum emissions in cluster galaxies at z=1.46 (2021)
  • Author(s): Ryota Ikeda, Ken-ichi Tadaki, Daisuke Iono, Takuma Izumi, Yusei Koyama, Rhythm Shimakawa, Ichi Tanaka, Masao Hayashi, Tadayuki Kodama, Kotaro Kohno, Bunyo Hatsukade, Tomoko L. Suzuki, Yoichi Tamura
  • Organizer: 1st KooGiG-Junior workshop in 2021
  • Int'l Joint Research