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銀河からの電離光子脱出と宇宙再電離の観測的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J01136
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
研究機関国立天文台

研究代表者

中島 王彦  国立天文台, 光赤外研究部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード宇宙再電離 / 銀河進化
研究実績の概要

研究代表者は天文学の大きな未解明問題の一つである宇宙再電離現象を研究対象とし、その電離源の特定を目的に観測的研究を進めた。電離源の最有力候補は初期宇宙に誕生した小質量の星形成銀河であるが、個々の銀河からの電離光子放射量(=電離光子生成量x脱出率)に大きな不定性が残っていたため、結論には至っていなかった。この問題に研究代表者は以下の三つの段階を経て迫った。
1.小質量星形成銀河の電離光子脱出率:ハッブル宇宙望遠鏡の深い紫外観測によって赤方偏移3の小質量星形成銀河からの電離紫外光を観測し、電離光子脱出率を大きなサンプルを元に信頼性高く求めることができた。その結果、より小質量で暗い銀河ほど高い電離光子脱出率を持つ傾向を得た。本研究成果は査読誌へ投稿済みである。
2.小質量星形成銀河内の電離光子生成量:赤方偏移3の小質量星形成銀河を深く分光することで静止系紫外―可視の複数の輝線検出に成功した。これらの輝線を自身で構築した光電離モデルで診断した結果、小質量星形成銀河がこれまで知られていたよりも効率良く電離光子を生成している証拠を得た。この傾向はより暗い銀河ほど顕著なため、脱出率の結果と組み合わせることで、小質量星形成銀河の宇宙再電離への著しい寄与を強く示唆することができた。本研究成果、並びにその礎となった光電離モデルはそれぞれ研究代表者を筆頭とする査読論文として発表済みである。
3.大質量銀河・活動銀河核からの電離光子放射:上記の研究を補い、幅広い視点で宇宙再電離源を理解する目的で、研究代表者はより大質量の銀河や活動銀河核と呼ばれる稀少で明るい天体の観測的研究を始めた。すばる望遠鏡や他の国際研究チームとの共同で得られた大きなデータを組み合わせることで、新たに10天体ほど強く電離光子放射を見せる天体を見つけることができた。より詳しい測光・分光的性質を引き続きの解析で明らかにしていく。

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

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] University College London/University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Santa Cruz/University of Arizona/University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Geneva(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Laboratoire d’Astrophysique de Marseille(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] INAF-Osservatorio Astronomico di Roma/University of Bologna/INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] The VIMOS Ultra Deep Survey: Nature, ISM properties, and ionizing spectra of CIII]λ1909 emitters at z = 2-42018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima K.、Schaerer D.、Le Fevre O.、Amorin R.、Talia M.、Lemaux B. C.、Tasca L. A. M.、Vanzella E.、Zamorani G.、Bardelli S.、Grazian A.、Guaita L.、Hathi N. P.、Pentericci L.、Zucca E.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 612 ページ: A94-A94

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201731935

    • 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 Mean Ultraviolet Spectrum of a Representative Sample of Faint z ? 3 Lyman Alpha Emitters2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kimihiko、Fletcher Thomas、Ellis Richard S、Robertson Brant E、Iwata Ikuru
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: in press 号: 2 ページ: 2098-2111

    • DOI

      10.1093/mnras/sty750

    • 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] Intense CIII] λλ1907,1909 emission from a strong Lyman continuum emitting galaxy2018

    • 著者名/発表者名
      Schaerer D.、Izotov Y. I.、Nakajima K.、Worseck G.、Chisholm J.、Verhamme A.、Thuan T. X.、de Barros S.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 616 ページ: L14-L14

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201833823

    • 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] Physics of a clumpy lensed galaxy at z = 1.62018

    • 著者名/発表者名
      Girard M.、Dessauges-Zavadsky M.、Schaerer D.、Richard J.、Nakajima K.、Cava A.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 619 ページ: A15-A15

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201833533

    • 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
  • [学会発表] A Hard Ionising Spectrum in z~3 Lyman Alpha Emitters2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kimihiko
    • 学会等名
      Escape of Lyman radiation from galactic labyrinths
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Hard Ionising Spectrum in z=3-4 Lyman Alpha Emitters2018

    • 著者名/発表者名
      中島 王彦
    • 学会等名
      第5回 銀河進化研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Lyα輝線銀河の高い電離光子生成効率2018

    • 著者名/発表者名
      中島 王彦、Fletcher Thomas、Ellis Richard S、Robertson Brant E、岩田生
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 静止系紫外輝線を用いた遠方銀河の性質診断2018

    • 著者名/発表者名
      中島 王彦、Schaerer D.、Le Fevre O. and VUDS collaboration
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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