近赤外分光診断で明らかにする銀河形成最盛期の物理過程と環境効果

• Project/Area Number: 15J04923
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The Graduate University for Advanced Studies
• Principal Investigator: 嶋川 里澄 総合研究大学院大学, 物理科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 銀河の多様性と棲み分け / 銀河形成の最盛期 / 原始銀河団 / ライマンアルファ吸収 / 銀河形成の環境依存性 / すばる望遠鏡 / 環境効果 / 低質量銀河 / ライマンアルファ輝線銀河

Outline of Annual Research Achievements

現在の宇宙の大規模構造を織り成す銀河団では、星形成を終了した古い大質量銀河が大半を占めている。しかしこのような大質量銀河がいつどこでどのようにして形成されたかについては良く分かっておらず、我々天文学者が長年抱える大問題の１つとなっている。この問題を明らかにするため、銀河団の過去、つまり遠方の原始銀河団を観測し、銀河団銀河形成の姿を直接調べることが極めて重要である。
理論的に一番の課題は、銀河団は自身のもつ高い重力エネルギーの開放によって超高温のガスで満たされているため、内部のガスは十分に冷えることができず、大質量銀河を形成するような活発な星形成活動を再現できないことにある。そこで近年では原始銀河団では外から大量の冷たいガスが直接供給されるのではないかと考えられている。このような背景の元、本研究では110億光年前の原始銀河団に着目し、すばる望遠鏡の近赤外と可視撮像装置を駆使してH-ALphaとLy-Alpha輝線の観測を行った。この二つの輝線は共に星形成銀河から放出されるものであるが、後者は前者と違い、周囲の中性水素によって散乱・吸収を受けるため、 両者の輝線強度を比較することで、原始銀河団コアに冷たい水素ガスがどれほどあるかを知ることができる。
結果、銀河団コアではそれ以外の場所に比べて有意に強い中性水素吸収があることが観測的に初めてわかった。これはつまり原始銀河団コアには外から冷たいガス供給が豊富にあることを示唆しており、宇宙遠方の原始銀河団では今日みられる大質量銀河を加速的に形成できる環境にあることを示している。本結果は申請者の博士論文としてまとめられている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of California(米国)
• [Int'l Joint Research] Subaru telescope/California Institute of Technology(米国)
• [Journal Article] Bulge-forming Galaxies with an Extended Rotating Disk at z ~ 2 (2017)
  • Author(s): Tadaki, K., Genzel, R., Kodama, T., et al. (24 more authors)
  • Journal Title: ApJ Volume: 834 Issue: 2 Pages: 135-144
  • DOI: 10.3847/1538-4357/834/2/135
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Similarities and uniqueness of Ly α emitters among star-forming galaxies at z = 2.5 (2017)
  • Author(s): Shimakawa, Rhythm; Kodama, Tadayuki; Shibuya, Takatoshi; Kashikawa, Nobunari; Tanaka, Ichi; Matsuda, Yuichi; Tadaki, Ken-ichi; Koyama, Yusei; Hayashi, Masao; Suzuki, Tomoko L.; Yamamoto, Moegi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 468 Pages: 1123-1141
  • DOI: 10.1093/mnras/stx091
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct evidence for Lyboldsymbol{alpha } depletion in the protocluster core (2017)
  • Author(s): Shimakawa, Rhythm; Kodama, Tadayuki; Hayashi, Masao; Tanaka, Ichi; Matsuda, Yuichi; Kashikawa, Nobunari; Shibuya, Takatoshi; Tadaki, Ken-ichi; Koyama, Yusei; Suzuki, Tomoko L.; Yamamoto, Moegi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Volume: 468 Issue: 1 Pages: 21-25
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slx019
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enhanced Star Formation of Less Massive Galaxies in a Protocluster at z = 2.5 (2016)
  • Author(s): Hayashi, M., Kodama, T., Tanaka, I., Shimakawa, R.,Koyama, Y., Tadaki, K., Suzuki, T. L., Yamamoto, M.
  • Journal Title: ApJ Letter Volume: 826 Issue: 2 Pages: 28-32
  • DOI: 10.3847/2041-8205/826/2/l28
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] [O III] emission line as a tracer of star-forming galaxies at high redshifts: comparison between Hα and [O III] emitters at z=2.23 in HiZELS (2016)
  • Author(s): Suzuki, T. L.; Kodama, T.; Sobral, D.; Khostovan, A. A.; Hayashi, M.; Shimakawa, R.; Koyama, Y.; Tadaki, K.-i.; Tanaka, I.; Minowa, Y.; Yamamoto, M.; Smail, I.; Best, P. N.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 462 Pages: 181-189
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Galaxy formation at z>3 revealed by narrow-band selected [OIII] emission line galaxies (2015)
  • Author(s): Tomoko Suzuki, Tadayuki Kodama, Ken-ichi Tadaki, Masao Hayashi, Yusei Koyama, Ichi Tanaka, Yosuke Minowa, Rhythm Shimakawa, Moegi Yamamoto
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 806 Issue: 2 Pages: 208-217
  • DOI: 10.1088/0004-637x/806/2/208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Correlation between star formation activity and electron density of ionized gas at z=2.5 (2015)
  • Author(s): Rhythm Shimakawa, Tadayuki Kodama, Charles C. Steidel, Ken-ichi Tadaki, Ichi Tanaka, Allison L. Strom, Masao Hayashi, Yusei Koyama, Tomoko Suzuki, Moegi Yamamoto
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 451 Issue: 2 Pages: 1284-1289
  • DOI: 10.1093/mnras/stv915
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Predicting dust extinction properties of star-forming galaxies from Hα/UV ratio (2015)
  • Author(s): Yusei Koyama, Tadayuki Kodama, Masao Hayashi, Rhythm Shimakawa, Issei Yamamura, Fumi Egusa, Nagisa Oi, Ichi Tanaka, Ken-ichi Tadaki, Satoshi Takita, Sin'itirou Makiuti
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 453 Issue: 1 Pages: 879-892
  • DOI: 10.1093/mnras/stv1599
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Environmental dependence of galaxy formation explored by near-infrared spectroscopy of two protoclusters at z>2 (2015)
  • Author(s): Rhythm Shimakawa, Tadayuki Kodama, Ken-ichi Tadaki, Masao Hayashi, Yusei Koyama, Ichi Tanaka
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium Volume: 309 Issue: S309 Pages: 345-345
  • DOI: 10.1017/s1743921314010370
• [Journal Article] Mapping and resolving galaxy formation at its peak epoch with Mahalo-Subaru and Gracias-ALMA (2014)
  • Author(s): Kodama, Tadayuki; Hayashi, Masao; Koyama, Yusei; Tadaki, Ken-Ichi; Tanaka, Ichi; Shimakawa, Rhythm; Suzuki, Tomoko; Yamamoto, Moegi
  • Journal Title: Galaxies in 3D across the Universe, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium Volume: 309 Issue: S309 Pages: 255-258
  • DOI: 10.1017/s1743921314009818
• [Presentation] The low-mass end of sizes and star formation rates of galaxies at z=2-3 (2016)
  • Author(s): Rhythm Shimakawa
  • Organizer: The Changing face of galaxies
  • Place of Presentation: Tasmania (Australia)
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Toward unveiling internal properties of HII regions and their connections at the cosmic noon era (2015)
  • Author(s): Shimakawa, Rhythm; Kodama, Tadayuki; Hayashi, Masao; Tadaki, Ken-ichi; Suzuki, Tomoko L.; Koyama, Yusei; Tanaka, Ichi; Yamamoto, Moegi
  • Organizer: IAU General Assembly
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center in Honolulu, HI, USA
  • Year and Date: 2015-08-11
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] Rhythm Shimakawa
  • URL: http://rhythmshimakawa.wixsite.com/rhythm-shimakawa
• [Remarks] Mahalo Subaru
  • URL: http://mahalocluster6563.wixsite.com/mahalo-subaru/home-eng
• [Remarks] 110億年前の宇宙に近傍最大級の銀河団の祖先を確認 ～原始銀河団における固有の銀河形成過程～
  • URL: http://subarutelescope.org/Pressrelease/2015/04/20/j_index.html
• [Remarks] MAHALO-Subaru
  • URL: http://mahalocluster6563.wix.com/mahalo-subaru#!home-eng/csac