ＡＬＭＡにより見えてきた新しい星形成銀河種族の多波長解析と宇宙星形成史の研究

• 研究課題/領域番号: 16J02047
• 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: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山口 裕貴 東京大学, 理学系研究科, 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: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: ALMA / サブミリ波銀河 / 宇宙星形成率密度 / 銀河進化 / ミリ波輝線銀河 / 宇宙星形成密度 / 無バイアスサブミリ波輝線銀河探査 / 輝線光度関数 / 遠赤外微細構造輝線

研究実績の概要

本研究ではALMAを用いたミリ波帯における無バイアスな深探査で得られた高感度・高空間分解能データを基にASAGAOで検出された天体の性質および宇宙星形成率密度への寄与を調査した．本研究では近赤外線に対応天体のあるASAGAO天体の多くが一般的な星形成銀河 (赤方偏移 ~ 1-3) であることがわかった．ところが同様の星形成活動を示す銀河であっても，ALMAで検出されていない銀河も多く発見された．銀河の赤外線光度と紫外線光度の比に着目すると，ASAGAO天体は他の天体に比べ系統的に ~ 1-2 桁程度大きいことが明らかになった．より高い空間分解能のデータを用いたところ，これらの系統的な差は銀河におけるダストと星の分布の違いによってその一部が説明されることが示唆された．ASAGAO天体は赤方偏移 2-3 で宇宙の星形成率密度の大半を担っている一方，赤方偏移2よりも近傍の宇宙ではASAGAO天体よりも赤外線光度の暗い種族が星形成の主役になっていることが示された．

ASAGAOでは近赤外線で非常に暗いALMA連続波天体候補も5つ検出された．ALMA無バイアス観測を基に近赤外線で暗いミリ波天体を系統的に探査したことは本研究のユニークな点である．電波とミリ波におけるフラックス密度比は，これらの天体が赤方偏移3-5付近に存在する可能性を示唆する．これらの天体の星質量や星形成率はこれらが大質量銀河の形成初期段階にある可能性を示唆している．これらの天体は赤方偏移3-5の宇宙において明るいSMGと同程度以上の寄与をしている可能性が示された．本研究により，近赤外線で暗いALMA天体は高赤方偏移宇宙の星形成率密度に対して無視できない寄与をしていることが判明した．これはALMAによる無バイアス観測が，従来の可視光・近赤外線深探査では分解しきれない星形成活動を検出できることを示していると考えられる．

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。

研究成果

• [雑誌論文] ALMA twenty-six arcmin2 survey of GOODS-S at one-millimeter (ASAGAO): Near-infrared-dark faint ALMA sources (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Kohno, Hatsukade, Wang, Yoshimura, Ao, Caputi, Dunlop, Egami, Espada, Fujimoto, Hayatsu, Ivison, Kodama, Kusakabe, Nagao, Ouchi, Rujopakarn, Tadaki, Tamura, Ueda, Umehata, Wang, Yun
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detections of [OIII] 88 μm in Two Quasars in the Reionization Epoch (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Hashimoto, Akio K. Inoue, Yoichi Tamura, Hiroshi Matsuo, Ken Mawatari, Yuki Yamaguchi,
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA twenty-six arcmin2 survey of GOODS-S at one millimeter (ASAGAO): Source catalog and number counts (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade Bunyo、Kohno Kotaro、Yamaguchi Yuki、Umehata Hideki et al
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 105-122
  • DOI: 10.1093/pasj/psy104
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA 26 Arcmin2 Survey of GOODS-S at One Millimeter (ASAGAO): Average Morphology of High-z Dusty Star-forming Galaxies in an Exponential Disk (n~=1) (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, S. et al. (Ueda, Y.)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 681 号: 1 ページ: 7-7
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac6c4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA 26 arcmin2 Survey of GOODS-S at One-millimeter (ASAGAO): X-Ray AGN Properties of Millimeter-selected Galaxies (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y.、Hatsukade B.、Kohno K.、Yamaguchi Y.、Tamura Y.、Umehata H.、Akiyama M.、Ao Y.、Aretxaga I.、Caputi K.、Dunlop J. S.、Espada D.、Fujimoto S.、Hayatsu N. H.、Imanishi M.、Inoue A. K.、Ivison R. J.、Kodama T.、Lee M. M.、Matsuoka K.、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 853 号: 1 ページ: 24-24
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa9f10
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Gas Reservoirs in Cluster Galaxies at z = 1.46 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Masao、 Tadaki Ken-ichi、 Kodama Tadayuki、 Kohno Kotaro、 Yamaguchi Yuki、 Hatsukade Bunyo、 Koyama Yusei、 Shimakawa Rhythm、 Tamura Yoichi、 Suzuki Tomoko L.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 856 号: 2 ページ: 118-118
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aab3e7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Blind Millimeter Line Emitter Search using ALMA Data Toward Gravitational Lensing Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Yuki、Kohno Kotaro、Tamura Yoichi、Oguri Masamune、Ezawa Hajime、Hayatsu Natsuki H.、Kitayama Tetsu、Matsuda Yuichi、Matsuo Hiroshi、Oshima Tai、Ota Naomi、Izumi Takuma、Umehata Hideki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 845 号: 2 ページ: 108-108
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa80e0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolutionary Phases of Gas-rich Galaxies in a Galaxy Cluster at z = 1.46 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M., Kodama, T., Kohno, K., and 7 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 841 号: 2 ページ: L21-L21
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa71ad
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Deep Field in SSA22: Blindly Detected CO Emitters and [CII] Emitter Candidates (2017)
  • 著者名/発表者名: N. H. Hayatsu, Y. Matsuda, H. Umehata, N. Yoshida, I. Smail, A. M. Swinbank, R. Ivison, K. Kohno, Y. Tamura, M. Kubo, D. Iono, B. Hatsukade, K. Nakanishi, R. Kawabe, T. Nagao, A. K. Inoue1, T. T. Takeuchi, M. Lee, Y. Ao, S. Fujimoto, T. Izumi, Y. Yamaguchi, S. Ikarashi, and T. Yamada
  • 雑誌名: Publication of Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] SXDF-ALMA 2 arcmin2 deep survey: Resolving and characterizing the infrared extragalactic background light down to 0.5 mJy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Yuki; Tamura, Yoichi; Kohno, Kotaro; Aretxaga, Itziar; Dunlop, James S.; Hatsukade, Bunyo; Hughes, David; Ikarashi, Soh; Ishii, Shun; Ivison, Rob J.; Izumi, Takuma; Kawabe, Ryohei; Kodama, Tadayuki; Lee, Minju et al.
  • 雑誌名: PASJ 巻: 68 号: 5 ページ: 82-96
  • DOI: 10.1093/pasj/psw073
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SXDF-ALMA 2-arcmin^2 deep survey: 1.1-mm number counts (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade B., Kohno K., Umehata H., Aretxaga I., Caputi K. I., Dunlop J. S., Ikarashi S., Iono D., Ivison R. J., Lee M., Makiya R., Matsuda Y., Motohara K., Nakanishi K., Ohta K., Tadaki K.-i., Tamura Y., Wang W.-H., Wilson G. W., Yamaguchi Y., Yun M. S.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 号: 3 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1093/pasj/psw026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of an oxygen emission line from a high-redshift galaxy in the reionization epoch (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Akio K.; Tamura, Yoichi; Matsuo, Hiroshi; Mawatari, Ken; Shimizu, Ikkoh; Shibuya, Takatoshi; Ota, Kazuaki; Yoshida, Naoki; Zackrisson, Erik; Kashikawa, Nobunari; Kohno, Kotaro; Umehata, Hideki; Hatsukade, Bunyo; Iye, Masanori; Matsuda, Yuichi; Okamoto, Takashi; Yamaguchi, Yuki
  • 雑誌名: Science 巻: 325 号: 6293 ページ: 1559-1562
  • DOI: 10.1126/science.aaf0714
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The SXDF-ALMA 2-arcmin^2 Deep Survey: Stacking Rest-frame Near-infrared Selected Objects (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang W.-H., Kohno K., Hatsukade B., Umehata H., Aretxaga I., Hughes D., Caputi K. I., Dunlop J. S., Ikarashi S., Iono D., Ivison R. J., Lee M., Makiya R., Matsuda Y., Motohara K., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 833 号: 2 ページ: 195-195
  • DOI: 10.3847/1538-4357/833/2/195
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ALMA 26 arcmin^2 survey of GOODS-S at 1 mm: Physical properties of ALMA-selected galaxies (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 銀河進化研究会 2018
• [学会発表] ALMA 26 arcmin^2 survey of GOODS-S at 1 mm: Physical properties of ALMA-selected galaxies, (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: Astrophysical Frontiers in the Next Decade and Beyond
  • 国際学会
• [学会発表] ALMA twenty-Six Arcmin^2; survey of GOODS-S At One-millimeter (ASAGAO): Multi-wavelength properties of ASAGAO continuum sources (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] Blind search for (sub)mm line emitting galaxies toward lensing clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: A workshop on ALMA deep surveys and their synergies with HST and JWST
  • 発表場所: 東大天文センター (東京都三鷹市)
  • 年月日: 2017-03-31
  • 国際学会
• [学会発表] 重力レンズ銀河団の ALMA データを用いた CO 光度関数の制限”, 口頭+ポスター (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学 (福岡県福岡市)
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] A blind CO line-emitter search using ALMA data toward gravitational lensing clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: East-Asian ALMA Science Workshop 2016
  • 発表場所: National Tsing Hua University (台湾)
  • 年月日: 2017-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] 重力レンズ銀河団のALMAデータを用いた無バイアス輝線銀河探査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 銀河進化研究会2017
• [学会発表] Blind millimeter line emitter search using ALMA data toward gravitational lensing clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: Challenges in Galaxy Evolution: from black holes to the cosmic web,
  • 国際学会
• [学会発表] Constraint on CO luminosity function using ALMA data of gravitational lensing clusters (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: ALMA/45m/ASTE Users Meeting 2016
  • 発表場所: 国立天文台三鷹 (東京都三鷹市)
  • 年月日: 2016-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] 遠赤外線微細構造輝線を用いた銀河の金属量診断 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 銀河微細構造線研究会
  • 発表場所: 大阪産業大学梅田サテライト (大阪府大阪市)
  • 年月日: 2016-11-04
• [学会発表] SXDF-ALMA 2 arcmin^2 Deep Survey: Characterizing of ALMA-Detected Continuum Sources and Millimeter line-Emitter Search (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: Half a Decade of ALMA: Cosmic Dawns Transformed
  • 発表場所: Palm Springs (USA)
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] SXDF-ALMA 2 arcmin^2 Deep Surveyのデータを用いた無バイアスミリ波分 子輝線銀河探査 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学 (愛媛県松山市)
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] SXDF-ALMA 2 arcmin2 deep survey: Millimeter line-emitter search (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: NRO-ALMA Science/Development Workshop 2016
  • 発表場所: 国立天文台野辺山 (長野県南牧村)
  • 年月日: 2016-07-20
  • 国際学会
• [学会発表] SXDF-ALMA 2 arcmin2 Deep Survey: The Properties of Faint SMGs and Their Contribution to the IR EBL (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴
  • 学会等名: 銀河進化研究会2016
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-06-01