サブミリ波で探る宇宙再電離期の爆発的星形成銀河の観測的研究

• Project/Area Number: 13J10420
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 五十嵐 創 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,760,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 宇宙再電離期 / サブミリ波銀河 / アルマ望遠鏡 / 国際研究者交流: ドイツ / サブミリ波 / 爆発的星形成銀河

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は今までの可視光・近赤外での観測では調べることのできなかった宇宙再電離期（赤方偏移~6）に至までのダストに隠された爆発的星形成銀河 (Submillimeter galaxies, SMGs)についてそれらの存在と分布頻度をアルマ望遠鏡を用いた研究により明らかにすることである。今年度は昨年度末に得ることができたアルマ望遠鏡のデータで得られた正確なSMGsの位置情報をもとに詳細な可視・近赤外・中間赤外・遠赤外・サブミリ波・電波のデータの解析・研究を行った。アルマ望遠鏡で221個の1100-micron検出のSMGsのうち最も有力な赤方偏移>4候補の30個を観測したがうち10個が赤方偏移~6付近にいる可能性が高いことが判明した。これは多波長解析によりこれら10個は波長3.6 mirconと2.1 micronの色が2等級という赤さをもち、これは赤方偏移6付近でないと説明が難しいことが判明したためである。またこれらのSMGsはすばる望遠鏡の最も深い可視近赤外のデータより３倍以上深い観測でも検出できないことがスタッキング解析により判明した。これら10個のSMGs一つ一つが~500 太陽質量/年という膨大な爆発的星形成を行い宇宙再電離期の最も大きい銀河種族の形成現場であるにも関わらず、過去のすばる望遠鏡やハッブル宇宙望遠鏡では見つけることができなかった銀河たちである。
加えて幸運にも予定よりも高空間分解能なアルマ望遠鏡の画像データを得ることができ、これら赤方偏移~6 SMGs候補(少なくとも赤方偏移>4)の爆発的星形成領域のサイズについて調べることができた。結果典型的な大きさが半径0.7キロパーセク程度であることがわかった。従来SMGsはこの２～３倍の大きさと考えられていたのでその定説を覆す結果をアルマ望遠鏡の良質なデータで明らかにした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] AzTEC/ASTE Deep and Wide Submillimeter Galaxy Survey in the Subaru/XMM-Newton Deep Field : Identification of VLA, Spitzer and Herschel Counterparts to 1100-μm-Selected Galaxies and Redshifts (2013)
  • Author(s): Soh Ikarashi, Kotaro Kohno, Itziar Aretxaga, Vinod Arumugam, Karina Caputi, Jim Dunlop, Bunyo Hatsukade, David Hughes, Daisuke Iono, Rob Ivison, Ryohei Kawabe, Kentaro Motohara, Kouichiro Nakanishi, Kouji Ohta, Kenta Suzuki, Yoichi Tamura, Hideki Umehata, Grant Wilson, Kiyoto Yabe, Min Yun
  • Journal Title: Astronomical Society of the Pacific Conference Series Volume: 476 Pages: 265-268
• [Presentation] The ALMA millimeter continuum imaging survey for z > 4-5 candidate 1100 micron selected galaxies in the SXDF/UDS (2014)
  • Author(s): Soh Ikarashi, Rob Ivison, Karina Caputi, Itziar Aretxaga, Jim Dunlop, Bunyo Hatsukade, David Hughes, Daisuke Iono, Takuma Izumi, Ryohei Kawabe, Kotaro Kohno, Kentaro Motohara, Kouichiro Nakanishi, Kouji Ohta, Yoichi Tamura, Hideki Umehata, Grant Wilson, Kiyoto Yabe, Min Yun
  • Organizer: Revolution in Astronomy with ALMA
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2014-12-08 – 2014-12-11
• [Presentation] ALMA 1100-mircon continuum imaging survey of radio-submm faint 1100-µm-selected galaxies (2014)
  • Author(s): Soh Ikarashi, Rob Ivison, Karina Caputi, Itziar Aretxaga, Jim Dunlop, Bunyo Hatsukade, David Hughes, Daisuke Iono, Takuma Izumi, Ryohei Kawabe, Kotaro Kohno, Kentaro Motohara, Kouichiro Nakanishi, Kouji Ohta, Yoichi Tamura, Hideki Umehata, Grant Wilson, Kiyoto Yabe, Min Yun
  • Organizer: Multi-Wavelength Studies of Galaxy Evolution in the ALMA Era
  • Place of Presentation: Charlottesville, USA
  • Year and Date: 2014-08-04 – 2014-08-07
• [Presentation] Discovery of a group of [CII] emitters at z=5.7 (2013)
  • Author(s): 五十嵐創, 河野孝太郎, 本原顕太郎, 嶋作一大, 大内正巳, 田村陽一, 梅畑豪紀, 林将央, 川辺良平, 伊王野大介, 中西康一郎, 柏川伸成, 廿日出文洋, W. Wang, R. J. Ivison, S. Johnson, M. Yun, G. Wilson, C. Ly, D. Hughes, I. Arextaga, M. Malkan
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋期年会
  • Place of Presentation: 東北大学(宮城県)
  • Year and Date: 2013-09-12