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宇宙再電離期の将来観測に向けた解析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16J01585
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関熊本大学

研究代表者

吉浦 伸太郎  熊本大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード宇宙再電離 / 21cm線 / 電波観測 / 電波干渉計 / 相互相関 / 電波天文学 / 活動銀河核
研究実績の概要

宇宙再電離期の詳細な進化過程を探る上で、中性水素由来の21cm線は非常に有効な観測量である。再電離期からの21cm線が未検出であり、検出を妨げている銀河系や系外銀河由来の前景放射、観測装置の系統誤差を低減する手法を確立することが望まれている。そこで、前景放射を低減する解析方法として、21cm-CMB相互相関に着目した。その際、21cm線観測を目的とした電波望遠鏡であるMWAの観測データとPlanckのCMB温度分布を用いた。この研究で、21cm-CMB相互相関の観測のためには、観測誤差に寄与する銀河系の前景放射を差し引く必要があることがわかった。また、観測装置や電離層などの系統誤差の影響を調査し、現状の誤差に比べて電離層由来の系統誤差は無視できること、銀河系中心の寄与が非常に大きいことがわかった。
2018年初頭に、EDGES望遠鏡を用いて、再電離期より遠方の宇宙からの21cm線由来と思われる吸収線が報告された。これは、初代星の形成や進化を示唆する重要な発見であったが、検出された吸収線は標準的なモデルに比べて2-3倍強く、説明するためには特別な機構を仮定する必要がある。そこで、その吸収線の検証を目的として、MWAの低周波観測データの解析に着手した。特に、フーリエ空間での3点相関であるバイスペクトル解析を行った。この研究で、低周波の前景放射の非ガウス性が弱いこと、特定のフーリエ空間上に前景放射の影響の弱い領域があることがわかった。さらに、MWAの観測データを用いれば、今後より深い観測で理論モデルの検証が可能であることがわかった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] The University of Melbourne/Curtin University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] メルボルン大学/カーティン大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] メルボルン大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Detectability of the 21-cm signal during the epoch of reionization with 21-cm Lyman α emitter cross-correlation I2018

    • 著者名/発表者名
      Kubota Kenji、Yoshiura Shintaro、Takahashi Keitaro、Hasegawa Kenji、Yajima Hidenobu、Ouchi Masami、Pindor B、Webster R L
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 479 号: 2 ページ: 2754-2766

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1471

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of EDGES 21-cm global signal on the primordial power spectrum2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura, Shintaro and Takahashi, Keitaro and Takahashi, Tomo
    • 雑誌名

      Physical Reivew D

      巻: 98 号: 6 ページ: 63529-63529

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.063529

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of systematics effects on the cross power spectrum of 21?cm line and cosmic microwave background using Murchison Widefield Array data2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura S、Ichiki K、Pindor B、Takahashi K、Tashiro H、Trott C M
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 483 号: 2 ページ: 2697-2711

    • DOI

      10.1093/mnras/sty3248

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The variance of dispersion measure of high-redshift transient objects as a probe of ionized bubble size during reionization2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura Shintaro、Takahashi Keitaro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 473 号: 2 ページ: 1570-1575

    • DOI

      10.1093/mnras/stx2462

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detectability of 21cm-signal during the Epoch of Reionization with 21cm-Lyman-{\alpha} emitter cross-correlation. II. Foreground contamination2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura, S.; Line, J. L. B.; Kubota, K.; Hasegawa, K.; Takahashi, K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Constraining the contribution of galaxies and active galactic nuclei to cosmic reionization2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura Shintaro、Hasegawa Kenji、Ichiki Kiyotomo、Tashiro Hiroyuki、Shimabukuro Hayato、Takahashi Keitaro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 471 号: 3 ページ: 3713-3726

    • DOI

      10.1093/mnras/stx1754

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Constraining the epoch-of-reionization model parameters with the 21-cm bispectrum2017

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shimabukuro, Shintaro Yoshiura, Keitaro Takahashi, Shuichiro Yokoyama, Kiyotomo Ichiki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 468 号: 2 ページ: 1542-1550

    • DOI

      10.1093/mnras/stx530

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] MWA超低周波電波のデータ解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      銀河進化と遠方宇宙
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MWA観測データを用いた21cm-CMB相互相関解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電波干渉計による21cm線観測の困難2018

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Systematic Effects on 21cm-CMB Cross Correlation2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      Science at Low Frequencies V Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bispectrum analysis at cosmic dawn and deionization using MWA data2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      MWA Project Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Foreground mitigation strategy for measuring the 21cm-LAE cross-correlation2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura, S.; Line, J. L. B.; Kubota, K.; Hasegawa, K.; Takahashi, K.
    • 学会等名
      Peering towards Cosmic Dawn IAU Symposium 333
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Upper limits on the 21cm-CMB cross power spectrum using the MWA data & Japanese science update2017

    • 著者名/発表者名
      Shitnaro Yoshiura
    • 学会等名
      MWA Project Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Upper limits on the 21cm-CMB cross power spectrum using MWA data2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      Science at Low Frequencies IV
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 21cm cross correlation and driftscan survey with the MWA2017

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      CHORUS+Galaxy+ IGM Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙再電離期 21cm 線と LAE 相互相関に対する前景放射の影響2017

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      天文学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 「The drift scan survey with MWA」2017

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      銀河進化と遠方宇宙
    • 発表場所
      阿蘇アーデンホテル
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The contribution of Active Galactic Nuclei to Cosmic Reionization2016

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      The 11th International Student Conference on Advanced Science and Technology (ICAST) 2016 Kumamoto
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2016-12-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constraining the contribution of faint active galactic nuclei to reionization2016

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      SKA 2016: Science for the SKA generation
    • 発表場所
      インド、ゴア
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Contribution of Active Galactic Nuclei to Cosmic Reionization2016

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      SKA 2016: Science for the SKA generation
    • 発表場所
      インド、ゴア
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙再電離中の銀河と活動銀河核2016

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      銀河進化研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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