多波長データに基づく銀河団ダイナミクスの解明

• 研究課題/領域番号: 18K03704
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 北山 哲 東邦大学, 理学部, 教授 (00339201)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018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: 銀河団 / ミリ波・サブミリ波 / X線 / ミリ波サブミリ波 / ダークマター / 電波 / ミリ波 / サブミリ波 / 宇宙論

研究実績の概要

本課題の研究期間は当初２０２２年度末で終了する予定だったが、２０２３年５月に新型コロナウィルス感染症に伴う行動制限が解除されることをふまえ、対面での研究発表を実施することを主な目的として補助事業期間を１年間延長した。この方針に基づき、２０２３年度は、特にアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）を用いたスニヤエフ・ゼルドビッチ効果の高角度分解能観測の結果と意義について、国内学会および国際会議等において発表した。本課題の研究期間全体を通じて、赤方偏移0.6に位置するフェニックス銀河団(SPT-CLJ2344-4243)、および赤方偏移１付近に位置する RCS J2319+0038、HSC J0947-0119　の計３天体からのスニヤエフ・ゼルドビッチ効果の測定に成功し、各銀河団の熱力学的な性質を明らかにした。特に、天文衛星チャンドラによって取得されたＸ線データとALMAによるスニヤエフ・ゼルドビッチ効果データを組み合わせると、従来困難であった遠方銀河団の温度分布が精度よく測定できることが立証された。その結果、SPT-CLJ2344-4243　においては、近傍銀河団では見られないような電離ガスの過冷却（いわゆるクーリングフロー）が起こっていることが判明した。一方で、RCS J2319+0038、HSC J0947-0119　ではそのような過冷却は見られず、近傍銀河団よりもむしろ電離ガスの冷却が弱いことがわかった。これらの結果は、赤方偏移１から0.6 の間に、電離ガスの冷却効率の大きな変化が生じた可能性が高いことを示唆している。これらの成果は、いずれも査読付き論文として国際的な学術誌にも掲載済である。

研究成果

• [国際共同研究] Academia Sinica Institute/National Tsing Hua University(その他の国・地域)
• [国際共同研究] NASA/Goddard Space Flight Center/Rutgers University/National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] Max-Planck-Institut fur Astrophysik/European Southern Observatory(ドイツ)
• [国際共同研究] Pontificia Universidad(チリ)
• [国際共同研究] University of KwaZulu-Natal/University of the Witwatersrand(南アフリカ)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] NASA/Goddard Space Flight Center/Rutgers University/National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] Max-Planck-Institut fur Astrophysik/European Southern Observatory(ドイツ)
• [国際共同研究] Pontificia Universidad(チリ)
• [国際共同研究] University of KwaZulu-Natal/University of the Witwatersrand(南アフリカ)
• [国際共同研究] Academia Sinica Institute/National Tsing Hua University(その他の国・地域)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] 北京大学(中国)
• [国際共同研究] 台湾中央研究院天文及天文物理 研究所(その他の国・地域)
• [国際共同研究] Institut d'Astrophysique de Paris/Universite Coutete d'Azur/Universite Paris-Saclay(フランス)
• [国際共同研究] 台湾中央研究院天文及天文物理研究所(その他の国・地域)
• [国際共同研究] University of Pennsylvania/University of Virginia/National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] European Southern Observatory/University of Bonn(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Bristol(英国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory(米国)
• [国際共同研究] Max Planck Institute for Astrophysics(ドイツ)
• [国際共同研究] 台湾中央研究院天文及天文物理研究所(その他の国・地域)
• [国際共同研究] Observatoire de la Cote d'Azur/Institut d'Astrophysique de Paris(フランス)
• [国際共同研究] Institute of Astronomy and Astrophysics(その他の国・地域)
• [国際共同研究] University of Cambridge/University of Southampton(英国)
• [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)
• [国際共同研究] University of Maryland/University of Wisconsin/Goddard Space Flight Center(米国)
• [雑誌論文] アルマ望遠鏡による5秒角スニヤエフ・ゼルドビッチ効果の銀河団観測 (2024)
  • 著者名/発表者名: 上田周太朗、北山哲、岡部信広
  • 雑誌名: 天文月報 巻: 117 ページ: 92-101
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Galaxy clusters at z~1 imaged by ALMA with the Sunyaev-Zel'dovich effect (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Kitayama, S. Ueda, N. Okabe, T. Akahori, M. Hilton, J. P. Hughes, Y. Ichinohe, K. Kohno, E. Komatsu, Y.-T. Lin, H. Miyatake, M. Oguri, C. Sifon, S. Takakuwa, M. Takizawa, T. Tsutsumi, J. van Marrewijk, E. J. Wollack
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 2 ページ: 311-337
  • DOI: 10.1093/pasj/psac110
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] XMM-Newton view of the shock heating in an early merging cluster, CIZA J1358.9-4750 (2022)
  • 著者名/発表者名: Y. Omiya, K. Nakazawa, K. Matsushita, S. B. Kobayashi, N. Okabe, K. Sato, T. Tamura, Y. Fujita, L. Gu, T. Kitayama, T. Akahori, K. Kurahara, T. Yamaguchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 1 ページ: 37-51
  • DOI: 10.1093/pasj/psac087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DESHIMA 2.0: Development of an Integrated Superconducting Spectrometer for Science-Grade Astronomical Observations (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Taniguchi, T. J. L. C. Bakx, T. Kitayama (23番目), 他
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 209 号: 3-4 ページ: 278-286
  • DOI: 10.1007/s10909-022-02888-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A broadband x-ray imaging spectroscopy in the 2030s: the FORCE mission (2022)
  • 著者名/発表者名: Koji Mori, Takeshi G. Tsuru, Tetsu Kitayama (31番目), 他
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation 巻: 12181 ページ: 1218122-1218122
  • DOI: 10.1117/12.2628772
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Systematic Perturbations of the Thermodynamic Properties in Cool Cores of HIFLUGCS Galaxy Clusters (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueda Shutaro、Umetsu Keiichi、Ng FanLam、Ichinohe Yuto、Kitayama Tetsu、Molnar Sandor M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 922 号: 1 ページ: 81-81
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac1f16
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Shapes and alignments of dark matter haloes and their brightest cluster galaxies in 39 strong lensing clusters (2020)
  • 著者名/発表者名: Okabe Taizo、Oguri Masamune、Peirani S?bastien、Suto Yasushi、Dubois Yohan、Pichon Christophe、Kitayama Tetsu、Sasaki Shin、Nishimichi Takahiro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 496 号: 3 ページ: 2591-2604
  • DOI: 10.1093/mnras/staa1479
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of radio jets in the Phoenix galaxy cluster center (2020)
  • 著者名/発表者名: Akahori Takuya、Kitayama Tetsu、Ueda Shutaro、Izumi Takuma、Lee Kianhong、Kawabe Ryohei、Kohno Kotaro、Oguri Masamune、Takizawa Motokazu
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 4 ページ: 62-62
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa039
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Active gas features in three HSC-SSP CAMIRA clusters revealed by high angular resolution analysis of MUSTANG-2 SZE and XXL X-ray observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Okabe Nobuhiro、Dicker Simon、Eckert Dominique、Mroczkowski Tony、Gastaldello Fabio、Lin Yen-Ting、Devlin Mark、Romero Charles E、Birkinshaw Mark、Sarazin Craig、Horellou Cathy、Kitayama Tetsu、Umetsu Keiichi、Sereno Mauro、他
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 501 号: 2 ページ: 1701-1732
  • DOI: 10.1093/mnras/staa2330
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cosmological Evolution of Orientations of Cluster-Sized Dark Matter Haloes and Their Central Galaxies in the Horizon-AGN Simulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Taizo Okabe, Takahiro Nishimichi, Masamune Oguri, et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 491 ページ: 2268-2279
  • DOI: 10.1093/mnras/stz3057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gas Density Perturbations in the Cool Cores of CLASH Galaxy Clusters (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueda Shutaro、Ichinohe Yuto、Molnar Sandor M.、Umetsu Keiichi、Kitayama Tetsu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 号: 2 ページ: 100-100
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab7bdc
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deeply cooled core of the Phoenix galaxy cluster imaged by ALMA with the Sunyaev?Zel’dovich effect (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitayama Tetsu、Ueda Shutaro、Akahori Takuya、Komatsu Eiichiro、Kawabe Ryohei、Kohno Kotaro、Takakuwa Shigehisa、Takizawa Motokazu、Tsutsumi Takahiro、Yoshikawa Kohji
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 2
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa009
  • NAID: 120007161301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Line-of-Sight Gas Sloshing in the Cool Core of Abell 907 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda, Shutaro; Ichinohe, Yuto; Kitayama, Tetsu; Umetsu, Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 号: 2 ページ: 207-207
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aafa19
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An X-ray spectroscopic search for dark matter and unidentified line signatures in the Perseus cluster with Hitomi (2019)
  • 著者名/発表者名: Tamura, Takayuki; Fabian, Andrew C.; Gandhi, Poshak; Gu, Liyi; Kamada, Ayuki; Kitayama, Tetsu; Loewenstein, Michael; Maeda, Yoshitomo; Matsushita, Kyoko; McCammon, Dan; Mitsuda, Kazuhisa; Nakashima, Shinya; Porter, Scott; Pinto, Ciro; Sato, Kosuke; Tombesi, Francesco; Yamasaki, Noriko Y.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - 号: 3
  • DOI: 10.1093/pasj/psz023
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ALMAによる z～1 銀河団の高解像度SZ効果測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 北山哲, 上田周太朗, 岡部信広, 赤堀卓也, Matt Hilton, John P. Hughes, 一戸悠人, 河野孝太郎, 小松英一郎, Yen-Ting Lin, 宮武広直, 大栗真宗, Cristobal Sifon, 高桑繁久, 滝沢元和, 堤貴弘, Joshiwa van Marrewijk, Edward J. Wollack
  • 学会等名: 日本天文学会2023年秋季年会
• [学会発表] High-resolution measurements of the Sunyaev-Zel'dovich effect toward galaxy clusters (2023)
  • 著者名/発表者名: Tetsu Kitayama
  • 学会等名: The 14th RESCEU symposium: “From Large to Small Structures in the Universe”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] VLBI 観測によるほうおう座銀河団中心の AGN 調査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大木愛花, 沖野大貴, 赤堀卓也, 藏原昂平, 秦和弘, 本間 希樹, 永井洋, 新沼浩太郎, 北山哲, 上田周太朗, 石田学
  • 学会等名: 日本天文学会2023年春季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状 (15) (2023)
  • 著者名/発表者名: 森浩二, 武田彩希, 北山哲(14番目), 他 FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2023年春季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状 (14) (2022)
  • 著者名/発表者名: 森浩二, 武田彩希, 北山哲(15番目), 他 FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2022年秋季年会
• [学会発表] NuSTAR 衛星による RX J1347.5-1145 銀河団の硬 X 線観測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴田実桜, 太田直美, 北山哲, 小松英一郎, 赤堀卓也, 永吉賢一郎, 上田周太朗
  • 学会等名: 日本天文学会2022年春季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状(13) (2022)
  • 著者名/発表者名: 森浩二, 武田彩希, 北山哲(16番目), 他 FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2022年春季年会
• [学会発表] 大小様々な銀河団の冷却コア内のガス揺らぎの系統解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 上田周太朗, 梅津敬一, Ng, Fan Lam, 一戸悠人, Molnar, Sandor M., 北山哲
  • 学会等名: 日本天文学会2021年秋季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状(12) (2021)
  • 著者名/発表者名: 森浩二, 武田彩希, 北山哲(15番目), 他 FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2021年秋季年会
• [学会発表] 大質量銀河団サンプル(CLASH)を用いた冷却コアの系統解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 上田周太朗、一戸悠人、 Molnar, Sandor M.、梅津敬一、北山哲
  • 学会等名: 日本天文学会2021年春季年会
• [学会発表] フェニックス銀河団の冷却コア(1) ATCAによるAGNジェットの初解像 (2020)
  • 著者名/発表者名: 赤堀卓也、北山哲、上田周太朗、泉拓磨、李建鋒、川邊良平、河野孝太郎、大栗真宗、滝沢元和
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] フェニックス銀河団の冷却コア(2) ALMAによるSZ効果の高解像度測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北山哲、上田周太朗、赤堀卓也、小松英一郎、川邊良平、河野孝太郎、高桑繁久、滝沢元和、堤貴弘、吉川耕司
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画 FORCE の現状 (10) (2020)
  • 著者名/発表者名: 森浩二、武田彩希、北山哲（１３番目）、他FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画FORCEの現状(9) (2019)
  • 著者名/発表者名: 鶴剛、上田佳宏、北山哲（１８番目）、他FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] 小型衛星計画FORCE 用のX 線反射鏡開発の現状 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松本浩典、粟木久光、北山哲（１９番目）、他FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 森浩二、武田彩希、北山哲（１４番目）、他FORCE WG (2019)
  • 著者名/発表者名: 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画FORCE の現状（８）
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 銀河団における中心銀河とホストダークマターハローの角度相関の時間進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡部泰三、大栗真宗、須藤靖、西道啓博、北山哲、佐々木伸、Sebastien Peirani
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] 軟X 線から硬X 線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画FORCE の現状(7) (2018)
  • 著者名/発表者名: 中澤知洋、森浩二、北山哲（２０番目）、他FORCE WG
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [図書] 銀河団 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北山 哲
  • 総ページ数: 256
  • 出版者: 日本評論社
  • ISBN: 9784535607460