Precision Cosmology from the HSC-SSP optical and eROSITA X-ray surveys

• Project/Area Number: 19KK0076
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 岡部 信広 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (00436073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 聡 国立天文台, 先端技術センター, 教授 (20290885) ; 田中 賢幸 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (50589207) ; 大栗 真宗 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60598572) ; 樋口 祐一 近畿大学, 理工学部, 研究員 (60770815) ; 鳥羽 儀樹 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD) (40825957)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 観測的宇宙論 / 銀河団 / 弱い重力レンズ効果 / 光学撮像観測 / X線観測 / 活動銀河核 / 弱い重力レンズ / 光学測光観測 / 宇宙物理（実験） / 相対論・重力（実験）

Outline of Research at the Start

eROSITA の X 線観測、HSC-SSP による光学測光観測と弱い重力レンズ質量の観測量を組み合わせ、宇宙論パラメータへの制限を目指す。解析のステージごとに3段階に分け、効率良いコラボレーションを行う。第１ステージは、eROSITAやHSC-SSPが発見した銀河団に対してフラックスなどのX線観測量や弱い重力レンズ質量の測定などをそれぞれ独立に行う。第２ステージは、互いの観測量をそれぞれ組み合わせ、質量とX線観測量の相関を調べるジョイント解析を行う。第３ステージは、第２ステージ得られた研究結果をもとに銀河団の質量関数による宇宙論研究を行い、ダークエネルギーの状態方程式に制限を与える。

Outline of Annual Research Achievements

eROSITAで発見されたX線観測量とすばる望遠鏡HSCサーベイの光学測光観測の観測量の比較を行なっている。今後の研究の発展において重要になる幾つかの基本的な物理量の比較を行なっている。特にX線で発見された銀河団の測光的赤方偏移の測定や、光学測光観測で発見された銀河団のX線光度の測定、弱い重力レンズ効果で発見された銀河団のX線の特徴の調査、またX線銀河団の弱い重力レンズ質量の測定を行なっている。最初の研究ではX線銀河団の赤方偏移を知ることで様々な研究への応用が可能になる。2番目と3番目の研究では銀河団の発見方法の違いによるセレクションバイアスや銀河団固有の物理への理解が深まると期待できる。30秒の角度分解能のeROSITAでは高赤方偏移で点源である活動銀河核(AGN)と銀河団ガスの広がった放射の判別が難しくなる。AGNと銀河団ガスを区別しクリーンな銀河団サンプルの構築は宇宙論を目指す上で重要である。X線を発する銀河団ガスは衝突系の物質であり、銀河団同士の衝突によるX線光度の増加や、銀河団中心部での冷却による影響を強くうけるため、無衝突系の物質と見なせる銀河や暗黒物質の物理量と比較することにより、構造形成に関する情報が得られると期待される。特に銀河団の個数を使って宇宙論パラメータを制限する上で上記の情報は必要不可欠である。また最後の研究での弱い重力レンズ質量の測定を使って今後宇宙論に応用することができると期待される。
最初の研究として140平方度のeROSITA Final Equatorial Depth Survey (eFEDS)領域のこれらの研究を行っている。本年度は１本の論文を発表した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナウイルスで互いの国の行き来が難しくなったが、オンラインやメールで議論を通じて研究を進めている。現状では問題なく遂行している。

Strategy for Future Research Activity

当分の間は定期的な会議やメールを通して研究を遂行する。現在行なっている基礎的研究を通して問題の洗い出しや研究の方向性を精査し研究を進めていく。eFEDS領域の論文を執筆する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マックスプランク地球外物理学研究所/ボン大学/ルートヴィヒ・マクシミリアン 大学ミュンヘン(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] マックスプランク地球外物理学研究所/ボン大学/ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン(ドイツ)
• [Journal Article] Discovery of a supercluster in the eROSITA Final Equatorial Depth Survey: X-ray properties, radio halo, and double relics (2021)
  • Author(s): Ghirardini, V., Bulbul, E., Hoang, D. N., Klein, M., Okabe, N. et al.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 647
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039554
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research