2014 Fiscal Year Research-status Report
弱重力レンズ宇宙論研究のための高精度画像処理法の開発と応用
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26800103
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
内海 洋輔 広島大学, 宇宙科学センター, 特任助教 (40700018)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 観測的宇宙論 / 弱重力レンズ銀河団探査 / すばる望遠鏡 / 画像処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題ではすばる望遠鏡用超広視野 Hyper Suprime-Cam (HSC) で得られた，大規模な天域の観測に対して弱重力レンズ解析を適用し，宇宙の質量要素で第一の割合を占めるダークマターをトレースすることができる弱重力レンズシグナルのみから銀河団を探査することを目標とし，データの取得，画像解析手法の評価，および分光観測による探査とのクロスチェックを通して検証し，宇宙論への応用への道を切り開くものである．
HSC は2014年から実運用が開始され，引き続きの改修作業などを通して安定性が著しく向上した．年度の後半から天候にも恵まれ，データの効率的な取得が可能となり，年度末までに本研究課題を遂行するために当初予定していた観測領域50平方度のうちおよそ10平方度の HSC-i band の単色画像の取得に成功し，研究を遂行する上で基礎的なデータを準備することができた．
取得した画像を解析するために本事業年度の科研費をほとんど投資して，比較的大きな計算機を購入した．この計算機は仮想的に24並列でプロセスを実行でき，メモリを 256Gbyte 備え，データの保存のために60Tbyte 以上のストレージを持つものである．本計算機を使うおかげで5回積分したとある一領域の解析がほぼ1日以内に終わり，現実的なタイムスケールで研究が進められるようになった．この計算機環境を活かし，様々な観測データを解析パイプラインに通すことで，まずはパイプラインの評価に取り組んだ．まずは天体の面輝度の0次モーメントである積分値について，既存のカタログ値などと比較し幾つかの問題点を明らかにし，開発グループにフィードバックをおこなった．1次モーメントである天体の位置についても外部カタログと比較することで検討を行い，大きな問題がないことを確認した．最近は2次モーメントを使う質量分布図の作成に成功し検証を始めている．
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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
本研究計画立案時に直面していた最大の問題点は，不十分な計算機環境のために解析の開始，中途確認，結果の確認に大きなオーバーヘッドがあり，研究が効率的に進められなかったことである．本年度，高性能な計算機を購入することができたおかげで，幾つかのデータセットを独自に試すことができて大幅に研究を進めることができた．
また弱重力レンズ解析をする上で極めて重要であると考えていた位置合わせについても一定の知見を得て，開発者へのフィードバックを通して位置合わせについてはそれなりに満足ができる精度を達成することができるようになった．
その一方で，実際の重力レンズ解析については大幅な変更を行った．これまで複数枚撮像した画像を足し合わせた「最終画像」に対してレンズ解析を行ってきたが，この足し合わせの際に，わずかな位置ずれがレンズ信号に反映されることを解析的に明らかにした．最終画像をもとに測定するのではなく，足し合わせる前の画像に対してレンズ解析を行うようにすることで系統誤差の低減を試みた．今の所，一定の改良が見られているが，依然系統誤差が残っているのでこれを取り除く方法を見つけていきたい．
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| Strategy for Future Research Activity |
この研究を始める前は，約3平方度のデータを使って解析を進めていた．今後も装置開発者に与えられる Guranteed Observation Time を利用し観測領域を増やし，深い分光観測のある50平方度の領域を全て埋める観測を進めていく．また，単色だけではなく，多色撮像にも時間を費やすことで情報を増やす．これにより正確な質量測定が可能なデータセットを構築できる．
解析の観点では現時点まで得られた10平方度程度のデータを吟味し，系統誤差の可能な限りの低減を目指す．現時点までに系統誤差はあるがある程度納得出来る結果が出始めているので，この結果を外部カタログと比べることで，大きな間違いを犯していないかを確認しながら研究を進める．
また外部カタログ，特にほぼ無バイアスな分光サーベイ領域を撮像しているのでこれとの比較を進める．そのためにこの分光サーベイを実施した Harvard Smithonian, Center for Astronomy の Geller, Margaret の グループ を訪れるて議論し，当初予定していた通り弱重力レンズ探査によって見出されたピークの分光学的検証，探査効率，完全性の評価を行い，銀河団カタログの作成に取り組む．
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| Causes of Carryover |
市況に合わせて調達内容を検討しているうちに，当初予定では十分な計算機を調達することができない見込みであったため，初年度は高性能計算機の購入にほとんどの経費の充て，議論を行うための出張費を大幅に削った．また，この高性能計算機は多少スペックを落とし，RAID 機能を持たせるカスタム製品にしたので，次年度に大規模なストレージを購入する必要がなくなった．管理コストは増大するが，実質的な研究遂行には大きな問題がないようにした．残額は一回の出張を行うためには少ない額であり，また計算機に必要な部品を購入するためにも十分な額ではなかったため，繰り越しができる制度を活用することで研究費を無意味に支出することを防いだ．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計算機兼ストレージを購入することで研究する環境が整ったので，これを活用してデータ処理を実行していく．そして出来上がった成果について外国のグループや国立天文台のグループと適宜相談しながら研究を進める．このために二回程度の海外出張と数回の国内出張を予定しいている．また残額に応じて安定した研究環境を実現するために無停電電源装置の購入や保守部品の購入を行っていく予定である．
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Research Products
(2 results)
