The evolution of the stellar IMF with HSC strong lenses

• 研究課題/領域番号: 17K14250
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: Sonnenfeld Alex 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (40772827)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: Galaxies / Strong lensing / Stellar populations / Strong lenses / Stellar IMF / 100 new strong lenses / Gravitational lensing / Early-type galaxies / Dark matter

研究成果の概要

銀河の恒星質量は、通常光度を測定し恒星集団モデルより導出される質量対光比率を掛けて得られる。この比率の最も大きな系統誤差の1つは恒星初期質量関数（IMF）である。強いレンズ重力効果の測定により銀河の内部領域の総質量が得られる。慎重に全質量から暗黒物質の寄与を差引くと、恒星質量を得ることができ、恒星集団モデルと比較して恒星IMFを制約することができる。Hyper Suprime-Camのサーベイデータを使って23個の強い重力レンズ効果のサンプルを研究した。まず超大型望遠鏡の分光測定結果を得て、次にサンプルの恒星IMFの統計的研究を行ったことで巨大銀河の恒星IMFは以前ほど重くないことが判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

恒星IMFは一般に銀河質量測定における系統誤差の最も重要な要因の1つと見なされている。これにより、銀河進化や宇宙論研究での理論モデルと数値シミュレーションの比較の精度が制約される。過去10年間で、理論的および観測的側面で恒星IMFに関する研究が数多く行われてきた。これらの努力にもかかわらず、真の恒星IMFとは何か、そしてそれがどのように銀河間で異なるのかについて合意には至っていない。この課題では以前と比較してより少ない仮定で確実な巨大銀河の恒星IMFの新しい測定を提供した。私たちは、新しい観測施設が利用可能になるまでの今後数年間、強い重力レンズ効果による恒星IMFが基準測定値になると期待する。

研究成果

• [雑誌論文] Evidence for radial variations in the stellar mass-to-light ratio of massive galaxies from weak and strong lensing (2018)
  • 著者名/発表者名: Sonnenfeld, Alessandro; Leauthaud, Alexie; Auger, Matthew W
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 481,Issue 1 号: 1 ページ: 164-184
  • DOI: 10.1093/mnras/sty2262
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] On the choice of lens density profile in time delay cosmography (2018)
  • 著者名/発表者名: Sonnenfeld Alessandro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 474 号: 4 ページ: 4648-4659
  • DOI: 10.1093/mnras/stx3105
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SDSS-IV MaNGA: The Spectroscopic Discovery of Strongly Lensed Galaxies (2018)
  • 著者名/発表者名: Talbot, Michael S.; Brownstein, Joel R.; Bolton, Adam S.; Bundy, Kevin; Andrews, Brett H.; Cherinka, Brian; Collett, Thomas E.; More, Anupreeta; More, Surhud; Sonnenfeld, Alessandro; Vegetti, Simona; Wake, David A.; Weijmans, Anne-Marie; Westfall, Kyle B.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 477 号: 1 ページ: 195-209
  • DOI: 10.1093/mnras/sty653
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Revisiting the Bulge?Halo Conspiracy. I. Dependence on Galaxy Properties and Halo Mass (2017)
  • 著者名/発表者名: Shankar Francesco、Sonnenfeld Alessandro、Mamon Gary A.、Chae Kyu-Hyun、Gavazzi Raphael、Treu Tommaso、Diemer Benedikt、Nipoti Carlo、Buchan Stewart、Bernardi Mariangela、Sheth Ravi、Huertas-Company Marc
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 840 号: 1 ページ: 34-34
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa66ce
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The inner structure of early-type galaxies in the Illustris simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Xu Dandan、Springel Volker、Sluse Dominique、Schneider Peter、Sonnenfeld Alessandro、Nelson Dylan、Vogelsberger Mark、Hernquist Lars
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 469 号: 2 ページ: 1824-1848
  • DOI: 10.1093/mnras/stx899
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] H0LiCOW ? II. Spectroscopic survey and galaxy-group identification of the strong gravitational lens system HE 0435?1223 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sluse D.、Sonnenfeld A.、Rumbaugh N.、Rusu C. E.、Fassnacht C. D.、Treu T.、Suyu S. H.、Wong K. C.、Auger M. W.、Bonvin V.、Collett T.、Courbin F.、Hilbert S.、Koopmans L. V. E.、Marshall P. J.、Meylan G.、Spiniello C.、Tewes M.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 470 号: 4 ページ: 4838-4857
  • DOI: 10.1093/mnras/stx1484
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Survey of Gravitationally-lensed Objects in HSC Imaging (SuGOHI). I. Automatic search for galaxy-scale strong lenses (2017)
  • 著者名/発表者名: Sonnenfeld Alessandro、Chan James H H、Shu Yiping、More Anupreeta、Oguri Masamune、Suyu Sherry H、Wong Kenneth C、Lee Chien-Hsiu、Coupon Jean、Yonehara Atsunori、Bolton Adam S、Jaelani Anton T、Tanaka Masayuki、Miyazaki Satoshi、Komiyama Yutaka
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1
  • DOI: 10.1093/pasj/psx062
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Luminous and dark matter in massive galaxies with strong and weak gravitational lensing (2018)
  • 著者名/発表者名: Alessandro Sonnenfeld
  • 学会等名: Rencontres du Vietnam 2018: Windows on the Universe
  • 国際学会
• [学会発表] Hierarchical Bayesian inference in astronomy (2018)
  • 著者名/発表者名: Alessandro Sonnenfeld
  • 学会等名: SnowPAC: Big Questions, Big Surveys, Big Data: Astronomy & Cosmology in the 2020s”, Snowbird, Utah, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Revisiting the dark matter halo - stellar IMF degeneracy (2017)
  • 著者名/発表者名: Alessandro Sonnenfeld
  • 学会等名: East Asian Young Astronomers Meeting”, Ishigaki, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical strong lensing (2017)
  • 著者名/発表者名: Alessandro Sonnenfeld
  • 学会等名: Strong gravitational lensing by galaxies and clusters”, Aosta, Italy
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] The lens finding citizen science project
  • URL: https://spacewarps.org