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すばる超広領域探査で明かす宇宙再電離期の原始銀河団

研究課題

研究課題/領域番号 19J11429
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
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関東京大学

研究代表者

樋口 諒  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード銀河団 / 宇宙線 / 銀河磁場 / スターバースト銀河 / 高エネルギー天体 / 宇宙の大規模構造 / 宇宙再電離
研究開始時の研究の概要

銀河進化・宇宙論の研究において重要である初期の銀河団(原始銀河団)および宇宙の大規模構造の形成について、観測・理論の両面から研究する。また、宇宙の大規模構造における構成銀河の種別やその分布を調べることで、大規模構造の形成が銀河団進化・銀河進化に与えた影響・宇宙再電離のような宇宙論スケールの現象に与えた影響・その他天体現象へ与えた影響について多角的に考察する。

研究実績の概要

原始銀河団は現在までに銀河団へ進化すると理論的に予想される銀河の高密度領域である。原始銀河団は宇宙の大規模構造の形成過程であり、これらと宇宙再電離の電離源の関係を理解するには、高エネルギー天体現象の分布と・こうした天体が放出する宇宙線の到来方向分布の関係を理解する必要がある。特に最もエネルギーが高い最高エネルギー宇宙線(UHECR)の到来方向分布の偏り(異方性)の成因の理解は、宇宙再電離及び銀河団の形成過程の理解に繋がる。
現在UHECRの観測は北半球のテレスコープアレイ(TA)実験・南半球のオージェ実験がリードしており、それぞれで到来方向の異方性が確認されている。これまでの異方性解析では地球近傍のスターバースト銀河(SBG)が10%程度異方性に寄与していると考えられてきたが、銀河磁場による宇宙線の偏向の影響や宇宙線の質量組成・観測装置の南北の視野の限定の効果は正しく考慮されていなかった。
報告者は銀河磁場における粒子の運動を組み込んだ解析を行うことで、従来の異方性解析ではSBGの異方性への寄与が系統的に低く推定される事・北半球と南半球に分かれた解析では求められる推定値が一致しない事を示した。さらにこうした銀河磁場による宇宙線の偏向に起因するバイアスを取り除いた上で最高エネルギー宇宙線の異方性起源天体を推定する異方性の解析手法を提案し・これらを実際のTA実験・オージェ実験の観測データに適用した議論を行った。
以上の成果はInternational Cosmic Ray Conferenceを含む国際研究会および日本物理学会を含む国内研究会で報告された。以上の成果は宇宙線観測実験の将来計画の議論も含めた学位論文としてまとめられた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] The Cosmic-Ray Composition between 2 PeV and 2 EeV Observed with the TALE Detector in Monocular Mode2021

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. U. et al. (Telescope Array collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 909 号: 2 ページ: 178-178

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abdd30

    • 関連する報告書
      2020 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] Search for Large-scale Anisotropy on Arrival Directions of Ultra-high-energy Cosmic Rays Observed with the Telescope Array Experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. U. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 号: 2 ページ: L28-L28

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aba0bc

    • 関連する報告書
      2020 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] Evidence for a Supergalactic Structure of Magnetic Deflection Multiplets of Ultra-high-energy Cosmic Rays2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. U. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 899 号: 1 ページ: 86-86

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba26c

    • 関連する報告書
      2020 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] Measurement of the proton-air cross section with Telescope Array’s Black Rock Mesa and Long Ridge fluorescence detectors, and surface array in hybrid mode2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R.U. et al. (Telescope Array collboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 6 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.062004

    • 関連する報告書
      2020 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] Subaru/HSC identifications of protocluster candidates at z~6-7: Implications for cosmic reionization2020

    • 著者名/発表者名
      Higuchi Ryo、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Shibuya Takatoshi、Toshikawa Jun、Harikane Yuichi、Kojima Takashi、Chiang Yi-Kuan、Egami Eiichi、Kashikawa Nobunari、Overzier Roderik、Konno Akira、Inoue Akio K.、Hasegawa Kenji、Fujimoto Seiji、Goto Tomotsugu、Ishikawa Shogo、Ito Kei、Komiyama Yutaka、Tanaka Masayuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Astronomical Union

      巻: 15 号: S341 ページ: 231-234

    • DOI

      10.1017/s1743921319002795

    • 関連する報告書
      2020 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] SILVERRUSH. VII. Subaru/HSC Identifications of Protocluster Candidates at z ? 6?7: Implications for Cosmic Reionization2019

    • 著者名/発表者名
      Higuchi Ryo、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Shibuya Takatoshi、Toshikawa Jun、Harikane Yuichi、Kojima Takashi、Chiang Yi-Kuan、Egami Eiichi、Kashikawa Nobunari、Overzier Roderik、Konno Akira、Inoue Akio K.、Hasegawa Kenji、Fujimoto Seiji、Goto Tomotsugu、Ishikawa Shogo、Ito Kei、Komiyama Yutaka、Tanaka Masayuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 879 号: 1 ページ: 28-28

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2192

    • 関連する報告書
      2019 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] SILVERRUSH. VIII. Spectroscopic Identifications of Early Large-scale Structures with Protoclusters over 200 Mpc at z ~ 6-7: Strong Associations of Dusty Star-forming Galaxies2019

    • 著者名/発表者名
      Harikane Yuichi、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Fujimoto Seiji、Donevski Darko、Shibuya Takatoshi、Faisst Andreas L.、Goto Tomotsugu、Hatsukade Bunyo、Kashikawa Nobunari、Kohno Kotaro、Hashimoto Takuya、Higuchi Ryo、Inoue Akio K.、Lin Yen-Ting、Martin Crystal L.、Overzier Roderik、Smail Ian、Toshikawa Jun、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 883 号: 2 ページ: 142-142

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2cd5

    • 関連する報告書
      2019 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 Brightest UV-selected Galaxies in Protoclusters at z ~ 4: Ancestors of Brightest Cluster Galaxies?2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Kei、Kashikawa Nobunari、Toshikawa Jun、Overzier Roderik、Tanaka Masayuki、Kubo Mariko、Shibuya Takatoshi、Ishikawa Shogo、Onoue Masafusa、Uchiyama Hisakazu、Liang Yongming、Higuchi Ryo、Martin Crystal L.、Lee Chien-Hsiu、Komiyama Yutaka、Huang Song
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 878 号: 1 ページ: 68-68

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab1f0c

    • 関連する報告書
      2019 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] TA実験362:銀河磁場の最高エネルギー宇宙線の異方性解析への影響2021

    • 著者名/発表者名
      樋口諒
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 銀河磁場の最高エネルギー宇宙線の異方性解析への影響2021

    • 著者名/発表者名
      樋口諒
    • 学会等名
      第四回 空気シャワー観測による宇宙線の起源探索勉強会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Galactic magnetic field on the UHECR anisotropy studies2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Higuchi. et al.
    • 学会等名
      37th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TA実験373:銀河磁場を組み込んだ最高エネルギー宇宙線異方性解析手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      樋口諒
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] TA実験344:銀河磁場の最高エネルギー宇宙線異方性への影響2020

    • 著者名/発表者名
      樋口諒
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 銀河磁場の最高エネルギー宇宙線異方性への影響2020

    • 著者名/発表者名
      樋口諒
    • 学会等名
      第5回 宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Galactic magnetic field on the UHECR anisotropy studies2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Higuchi
    • 学会等名
      Connecting high-energy astroparticle physics for origin of cosmic rays and future perspectives
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects on the anisotropy of UHECRs by the galactic magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Higuchi
    • 学会等名
      TA-All Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 銀河磁場による宇宙線異方性の変化2019

    • 著者名/発表者名
      樋口 諒
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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