2023 Fiscal Year Research-status Report
Kinematics and ionization state of the circumgalactic medium around extremely-metal poor galaxies investigated with wide-field integral field spectroscopy
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23KJ2148
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
日下部 晴香 国立天文台, 科学研究部, 研究員(若手研究者雇用特別研究員)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Keywords | 銀河 / 形成初期 / 銀河進化 / 銀河周辺物質 / 面分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、形成初期銀河の銀河周辺物質の一般的な性質の解明を目的としている。一年目である2023年度は、(1) 面分光装置MUSEの観測提案の採択と観測の実現(約20天体)、(2) 取得したデータの整約、(3) 電離した銀河周辺物質をHαハローとして検出、を予定していた。(1)-(3)と追加で行った重要な課題(4)の進捗状況の詳細は下記の「進捗状況」の通りである。(1)のデータの取得では非常に順調な進展があり、高倍率にも関わらず観測提案が2本採択され18天体のデータを取得できた。(2)はトラブルや想定外の問題があり多少の遅れはあるがほとんどの天体の一次整約は完了している。(3)は(2)の遅れの影響でHαハローを持つ天体の割合を統計的に求めるところまでは終わらなかったが、Hαハローを持つ天体が見つかりつつあり成果が出てきている。また、本課題と密接に関わり、課題に取り組む中で追加で取り組むことにした(4)「遠方宇宙の形成初期銀河の金属汚染を受けた銀河周辺物質」の研究では、一階電離シリコンからの蛍光放射の空間的な広がり(SiII*ハロー)を世界で初めて検出した。この成果は、国内外の研究会で7件発表されており、欧州のAstronomy & Astrophysics誌へ論文を投稿するための最終調整中である。この他にも、今年度は受入研究室との共同研究の論文が多数論文誌に掲載され(査読つき5本、査読中1本)、国際共同研究の論文も5本査読付き論文誌に掲載され、研究会にも多数発表をした(7回)。また、2023年10月に海外からの研究者を招きGalaxy mini workshopをメインオーガナイザーとして開催し、2024年8月に予定されている第10回銀河進化研究会のSOCも務めるなど、天文学コミュニティー、銀河進化研究のコミュニティーへも貢献した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
上述(1)-(4)の進捗状況は以下のとおりで、研究計画の変更や外的な要因にもよる多少の計画の遅れはあったが、(4)の成果も考慮すると研究計画を上回る進展があったと自負している。
(1) 私がPIとして提出した観測提案は2本とも採択され2023年に観測が行われた。天候や装置の都合もあり申請したすべての観測が行われたわけではないが、アーカイブも合わせて18 天体のデータを取得でき、非常に順調な進展があったといえる。(2) 4月から6月は共同研究のためにジュネーブ大学に滞在し、現地のサーバでデータの整約に必要な解析環境とストレージを整備した。共同研究者と整約の方針を決め、整約方法も習得した。また、本課題と密接に関わり非常に重要な研究課題(下記(4))に並行して取り組むことにした。帰国後は新しい観測データも順次加えて基礎的な整約を行った。ジュネーブ大学のサーバでトラブルがあったことから一時的に解析を停止したこともあった。観測時の天候が不安定であったためデータの品質が非一様で整約が予定より遅れてはいるが、ほとんどの天体の一次整約は完了している。(3)(2)の遅れの影響を受け計画に遅れはあるが、実際にHαハローを持つ候補天体が見つかってきている。(4)形成初期銀河の金属汚染を受けた銀河周辺物質は、本課題の水素ガス(Hαハロー)と並ぶ銀河周辺物質の重要な要素であり、その解明は本課題と密接に関わっており、銀河周辺物質の総合的な理解を助けるものである。これまでの国際共同研究の延長として、深いMUSE dataを用いて遠方銀河周囲で金属のハローを探査したところ、一階電離シリコンからの蛍光放射の空間的な広がり(SiII*ハロー)を世界で初めて検出した。本研究の論文はのAstronomy & Astrophysics誌に投稿するための最終調整中であり、研究会でも7件発表されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記のような状況から、2024年度はまず(2)と(3)の遅れを解消するつもりである。(2)で残されているのは、位置情報の更正に問題がある天体や、品質が非一様なデータの天体で、これらの整約を優先的に行う。また、暗い広がった輝線 (Hαハロー)をより正確に解析するためにbackgroundを丁寧に見積もる整約も行う。さらに今後のジュネーブ大学でのサーバのトラブルに備え、受入機関のNAOJにもストレージと解析環境の構築も可能であれば行いたい。上記の(3)において、Hαハローを同定するための統計的なテストを行い、haloを持つ天体の割合を求める。これらを終えたら、申請書にあるとおり「銀河スケールのアウトフローを持つのか」という力学診断を行う。より具体的には、Hα輝線の速度場合のマップを作成し、アウトフローを同定し、アウトフローの起源も議論する。銀河周辺物質のスケールまでHαの運動状態を調べられることから、SNの高い天体については力学質量が求まり、暗黒物質のハローに関する議論も可能となる見込みである。これらの結果を論文にまとめ、研究会でも発表を行う。2025年度の研究計画には今のところ変更の予定はない。
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| Causes of Carryover |
一年度目に予定よりも出費が多くなることが見込まれたことから、前倒し請求を行ったが、年度末の所属先(科学研究部)の研究会の旅費を科学研究部から支援してもらえることとなったため、本研究費からの支出ではなくなり、次年度使用額が生じた。円安で旅費の高騰が見込まれるため、次年度の旅費として使用する予定である。
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[Journal Article] "EMPRESS. XII. Statistics on the Dynamics and Gas Mass Fraction of Extremely Metal-poor Galaxies"2024
Author(s)
Xu, Yi; Ouchi, Masami; Isobe, Yuki; Nakajima, Kimihiko; Ozaki, Shinobu; Bouche, Nicolas F.; Wise, John H.; Emsellem, Eric; Kusakabe, Haruka; Hattori, Takashi; Nagao, Tohru; Chiaki, Gen; et al.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: Volume 961
Pages: 49
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] "EMPRESS. XIII. Chemical Enrichment of Young Galaxies Near and Far at z = 0 and 4-10: Fe/O, Ar/O, S/O, and N/O Measurements with a Comparison of Chemical Evolution Models"2024
Author(s)
"Watanabe, Kuria; Ouchi, Masami; Nakajima, Kimihiko; Isobe, Yuki; Tominaga, Nozomu; Suzuki, Akihiro; Ishigaki, Miho N.; Nomoto, Ken'ichi; Takahashi, Koh; Harikane, Yuichi; Hatano, Shun; Kusakabe, Haruka; Moriya, Takashi J.; Nishigaki, Moka; Ono, Yoshiaki; Onodera, Masato; Sugahara, Yuma"
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: Volume 962
Pages: 50
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] "EMPRESS. IX. Extremely Metal-poor Galaxies are Very Gas-rich Dispersion-dominated Systems: Will the James Webb Space Telescope Witness Gaseous Turbulent High-z Primordial Galaxies?"2023
Author(s)
Isobe, Y.; Ouchi, M.; Nakajima, K.; Ozaki, S.; Bouch, N. F.; Wise, J. H.; Xu, Yi; Emsellem, E.; Kusakabe, H.; Hattori, Takashi; Nagao, Tohru; Chiaki, Gen; Fukushima, Hajime; Harikane, Yuichi, et al.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: Volume 951
Pages: 102
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] "EMPRESS. XI. SDSS and JWST Search for Local and z 4-5 Extremely Metal-poor Galaxies (EMPGs): Clustering and Chemical Properties of Local EMPGs"2023
Author(s)
"Nishigaki, Moka; Ouchi, Masami; Nakajima, Kimihiko; Ono, Yoshiaki; Rauch, Michael; Isobe, Yuki; Harikane, Yuichi; Narita, Kanako; Zahedy, Fakhri; Xu, Yi; Yajima, Hidenobu; Fukushima, Hajime; Hirai, Yutaka; Kim, Ji Hoon; Inoue, Shigeki; Kusakabe, Haruka; Lee, Chien-Hsiu; Nagao, Tohru; Onodera, Masato"
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Journal Title
The Astrophysical Journal,
Volume: Volume 952
Pages: 11
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] "SILVERRUSH. XIII. A Catalog of 20,567 Lyホア Emitters at z = 2-7 Identified in the Full-depth Data of the Subaru/HSC-SSP and CHORUS Surveys"2023
Author(s)
"Kikuta, Satoshi; Ouchi, Masami; Shibuya, Takatoshi; Liang, Yongming; Umeda, Hiroya; Matsumoto, Akinori; Shimasaku, Kazuhiro; Harikane, Yuichi; Ono, Yoshiaki; Inoue, Akio K.; Yamanaka, Satoshi; Kusakabe, Haruka; Momose, Rieko; Kashikawa, Nobunari; Matsuda, Yuichi; Lee, Chien-Hsiu"
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Journal Title
The Astrophysical Journal Supplement Series
Volume: Volume 268
Pages: 24
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] "Median Surface Brightness Profiles of Lyman-alpha Haloes in the MUSE Extremely Deep Field"2023
Author(s)
"Guo, Yucheng; Bacon, Roland; Wisotzki, Lutz; Garel, Thibault; Blaizot, Jeremy; Schaye, Joop; Richard, Johan; Herrero Alonso, Yohana; Leclercq, Floriane; Boogaard, Leindert; Kusakabe, Haruka; Pharo, John"
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Journal Title
arxiv.org
Volume: 2309.05513
Pages: 1-9
DOI
Int'l Joint Research
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[Journal Article] "Spatially-resolved Spectroscopic Analysis of Lyalpha Haloes: Radial Evolution of the Lyalpha Line Profile out to 60 kpc"2023
Author(s)
"Guo, Yucheng; Bacon, Roland; Wisotzki, Lutz; Garel, Thibault; Blaizot, Jeremy; Schaye, Joop; Matthee, Jorryt; Leclercq, Floriane; Boogaard, Leindert; Richard, Johan; Verhamme, Anne; Brinchmann, Jarle; Michel-Dansac, Leo; Kusakabe, Haruka"
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Journal Title
arxiv.org
Volume: 2309.06311
Pages: 1-5
DOI
Int'l Joint Research
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[Journal Article] "JWST/NIRSpec Measurements of Extremely Low Metallicities in High Equivalent Width Lyalpha Emitters"2023
Author(s)
Maseda, Michael V.; Lewis, Zach; Matthee, Jorryt; Hennawi, Joseph F.; Boogaard, Leindert; Feltre, Anna; Nanayakkara, Themiya; Bacon, Roland; Barger, Amy; Brinchmann, Jarle; Franx, Marijn; Hashimoto, Takuya; Inami, Hanae; Kusakabe, Haruka; Leclercq, Floriane; et al.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: Volume 956
Pages: 11
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] "Bipolar outflows out to 10 kpc for massive galaxies at redshift z ~1"2023
Author(s)
Guo, Yucheng; Bacon, Roland; Bouch, Nicolas F.; Wisotzki, Lutz; Schaye, Joop; Blaizot, Jeremy; Verhamme, Anne; Cantalupo, Sebastiano; Boogaard, Leindert A.; Brinchmann, Jarle; Cherrey, Maxime; Kusakabe, Haruka; Langan, Ivanna; Leclercq, Floriane; Matthee, Jorryt; Michel-Dansac, Leo; Schroetter, Ilane; Wendt, Martin"
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Journal Title
Nature
Volume: Volume 624
Pages: 53-56
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] "EMPRESS. XIV. Strong High Ionization Lines of Young Galaxies at z=0-8: Ionizing Spectra Consistent with the Intermediate Mass Black Holes with MB=10^3-10^6 Msun"2023
Author(s)
"Hatano, Shun; Ouchi, Masami; Umeda, Hiroya; Nakajima, Kimihiko; Kawaguchi, Toshihiro; Isobe, Yuki; Aoyama, Shohei; Watanabe, Kuria; Harikane, Yuichi; Kusakabe, Haruka; Matsumoto, Akinori; Moriya, Takashi J.; Nishigaki, Moka; Ono, Yoshiaki; Onodera, Masato; Sugahara, Yuma; Suzuki, Akihiro; Xu, Yi; Zhang, Yechi"
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Journal Title
arxiv.org
Volume: 2305.02189
Pages: 1-25
DOI
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