赤方偏移6-8における宇宙最遠方ブラックホールの探査

• Project/Area Number: 08J07420
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 後藤 友嗣 国立天文台, 光赤外研究部, 特別研究員SPD
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥9,000,000 (Direct Cost: ¥9,000,000); Fiscal Year 2010: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2008: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: ブラックホール / 銀河進化 / 活動銀河核 / 銀河形成 / 銀河サーベイ / 爆発的星形成

Research Abstract

本研究の目的は宇宙最遠方のQSOを発見し、これを用いて宇宙最電離を解明することにある。本年度はUKIDSS近赤外線サーベイによって新しく観測されたデータを用いてQSO候補天体の選択を行った。
これら候補天体を同定するため、主としてハワイ大学の8-10mの望遠鏡を用いて分光観測を行ったが新しいQSOは発見できなかった。UKIDSSサーベイの進行状況が全計画の1/2程度まで進んでおり、QSOの個数密度の進化をz<6から外挿すると、この領域でのQSO発見の期待値は～4個程度である。従ってこの領域のQSOの発見個数が0であることは、QSOの個数密度がz>7において大きく減少していることを示している。これはQSOの進化史にとって劇的な変化であり、QSOの進化理論に制限をつけることができる重要な結果である。現在はこの結果を最終確認すべく、UKIDSSサーベイの残り1/2の領域について鋭意探査を継続中である。
QSO探査と平行して既知の遠方QSOに関する調査も行った。昨年度我々がその周囲に取り巻くホスト銀河およびライマンα輝線星雲を発見したz=6.4におけるQSOを10m望遠鏡を用いて詳細分光観測を行った。この分光データを用いて、QSOを背景光として利用することにより5.615<z<6.365における宇宙の電離度の調査を行った。QSOを背景光とした直説的な方法による宇宙の電離度の探査がz=6.365の遠方にまで遡って行われたのはこの研究が初めてである。
この結果5.915<z<6.365の間において、ガンピーターソンの谷とよばれる全くQSOの紫外光が検出されない暗黒領域が見つかった。これは200Mpcという前例をみない広大な領域に及んでおり、5.615<z<6.365の宇宙は再電離が完了しておらず、宇宙がより中性であった暗黒時代にさしかかっていると考えて矛盾しない。

Research Products

• [Journal Article] Infrared luminosity functions of AKARI-SDSS galaxies (2011)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Gunn-Peterson test with a QSO at z=6.43 (2011)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolution of Infrared Luminosity functions of Galaxies in the AKARI NEP-Deep field : Revealing the cosmic star formation history hidden by dust (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 514 Pages: 6-18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Environmental dependence of 8um luminosity functions of galaxies at z-0.8 : Comparison between RXJ1716.4+6708 and the AKARI NEP deep field (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 514 Pages: 7-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Luminosity functions of local infrared galaxies with AKARI : implications for the cosmic star formation history and AGN evolution (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 410 Pages: 573-584
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Large Number of z>6 Galaxies Around a QSO at z=6.43 : Evidence for a Protocluster? (2010)
  • Author(s): Yousuke Utsumi, Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 721 Pages: 1680-1688
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolution of Infrared Luminosity functions of Galaxies in the AKARI NEP-Deep field : Revealing the cosmic star formation history hidden by dust (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics (掲載決定,未定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Environmental dependence of 8um luminosity functions of galaxies at z～0.8 : Comparison between RXJ1716.4+6708 and the AKARI NEP deep field (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics (掲載決定,未定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A QSO host galaxy and its Lya emission at z=6.43 (2009)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 400 Pages: 843-850
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Galaxy Clusters at 0.9<z<1.7 in the AKARI NEP Deep Field (2008)
  • Author(s): Tomotsufgu GOTO
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 60
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatially resolved medium resolution spectroscopy of an interacting E+A (post-starburst) system with the Subaru Telescope (2008)
  • Author(s): Tomotsugu GOTO
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 391-2 Pages: 700-710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integrated field spectroscopy of E+A (post-starburst) galaxies with the Kyoto tridimensional spectrograph II (2008)
  • Author(s): Tomotsugu GOTO
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 386-3 Pages: 1355-1365
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Near-IR imaging of the FMOS Fastsound fields and associated science (2011)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Organizer: FMOS science workshop
  • Place of Presentation: 東京都三鷹市
  • Year and Date: 2011-03-01
• [Presentation] Revealing cosmic star formation history and AGN evolution with SPICA (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Organizer: SPICA science workshop
  • Place of Presentation: 東京都三鷹市
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] Cosmic star formation history and AGN evolution near and far : AKARI reveals both (2010)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Organizer: Challenges in IR Extragalactic Astrophysics II
  • Place of Presentation: ギリシア共和国、クレタ
  • Year and Date: 2010-09-28
• [Presentation] Cosmic star formation history revealed by the AKARI & Spatially-resolved spectroscopy of an E+A(Post-starburst)system (2009)
  • Author(s): Tomotsugu Goto
  • Organizer: Hunting for the Dark : The Hidden Side of Galaxy Formation
  • Place of Presentation: マルタ共和国、セントポールベイ
  • Year and Date: 2009-10-19
• [Presentation] The physical origin of E+A (Post-starburst) galaxies (2009)
  • Author(s): Tomotsugu GOTO
  • Organizer: Galaxy evolution and environment
  • Place of Presentation: Malaysia
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] Luminosity functions of infrared sources in the AKARI NEP deep field (2009)
  • Author(s): 後藤友嗣
  • Organizer: 日本天文学会春期年会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] A search for the first z>7 QSOs (2009)
  • Author(s): 後藤友嗣
  • Organizer: 巨大ブラックホール天文学研究会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2009-01-21
• [Presentation] z>6 QSO search with the HSC (2009)
  • Author(s): 後藤友嗣
  • Organizer: HyperSuprimCam meeting
  • Place of Presentation: 国立天文台
  • Year and Date: 2009-01-17
• [Presentation] z>7 QSO search and z=1 cluster counts with the WFMOS (2009)
  • Author(s): 後藤友嗣
  • Organizer: すばるユーザーズミーティング
  • Place of Presentation: 国立天文台
  • Year and Date: 2009-01-14
• [Presentation] Galaxy Clusters at 0.9<z<1.6 in the AKARI NEP deep field (2008)
  • Author(s): Tomotsugu GOTO
  • Organizer: When the Universe formed stars
  • Place of Presentation: Martinique, France
  • Year and Date: 2008-11-21
• [Presentation] Galaxy Clusters at 0.9<z<1.6 in the AKARI NEP deep field (2008)
  • Author(s): 後藤友嗣
  • Organizer: 日本天文学会秋期年会
  • Place of Presentation: 岡山理科大学
  • Year and Date: 2008-09-12
• [Presentation] z>7 QSO search and z=1 cluster counts (2008)
  • Author(s): Tomotsugu GOTO
  • Organizer: Cosmology Near and Far : Science with WFMOS
  • Place of Presentation: Waikoloa, Hawaii U. S. A
  • Year and Date: 2008-05-20
• [Remarks] (ハワイ大学による報道発表。論文3の宇宙最遠方ブラックホールホスト銀河の発見について。)
  • URL: http://www.ifa.hawaii.edu/info/press-releases/BlackHole/
• [Remarks] (JAXA/ESAによる報道発表。宇宙の星形成史についての部分は本人による研究)
  • URL: http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=46769