ALMAガス観測で探る銀河団環境下での実は多様な銀河星形成抑制機構

• 研究課題/領域番号: 19J40004
• 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: 諸隈 佳菜 東京大学, 大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター, 特別研究員(RPD)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 銀河団 / 銀河進化 / 星間物質 / 星形成 / 環境効果

研究開始時の研究の概要

近傍宇宙において、高密度環境にある銀河ほど星形成活動性が低い。理論的に予想されている銀河団における星形成抑制機構は「重力相互作用」と「ホットハローガスとの相互作用」に大別される。観測的には、後者の中でも特に、ラム圧による銀河星間ガスの剥ぎ取りや、銀河ハローガスの剥ぎ取り・加熱に伴う銀河へのガス供給の枯渇 ("strangulation")を支持するものが多い。本研究では、ラム圧とstrangulationに着目し、どちらの方が卓越しているかを、異なる質量・力学状態・赤方偏移の銀河団の分子ガスデータを用いて調査し、銀河団銀河に働く星形成抑制機構と母銀河団の性質との関係を世界で初めて明らかにする。

研究実績の概要

2022年度は、ろ座銀河団のデータ解析・論文執筆を行った。ろ座銀河団は、おとめ座銀河団の次に、我々の近傍に位置する銀河団で、おとめ座銀河団と比べると質量は小さい、銀河団ガスは少ない、銀河団中心領域の銀河の数密度が高い、という特徴を持つ。おとめ座銀河団との比較を通して、銀河団で働く環境効果の多様性を調べる上で、重要な研究対象の一つである。
我々はALMA望遠鏡を用いて、ろ座銀河団銀河64天体に対する、世界最大のCO(J=1-0)輝線(以下、CO輝線)サーベイ観測を行い、アーカイブデータと併せて、銀河団銀河の低温ガス(原子・分子ガス)と星形成の性質を調査した。具体的には、2021年度に発表したおとめ座銀河団に対する研究と同様に、フィールド銀河との比較、銀河団銀河の低温ガス・星形成の性質と、銀河団中心からの距離、銀河数密度、位相空間上での分布位置(銀河が銀河団に落ちてきた時期の指標)との関係を調べた。
その結果以下を明らかにした：(1)ろ座銀河団銀河の低い星形成活動性は、低温ガスから星への変換効率が低いからではなく、低温ガスの量が少ないことに起因すること、(2)星形成活動性の低い、つまり、低温ガスの量が少ない銀河は、フィールド銀河と比べると特に原子ガス質量が減少していること、(3)星形成活動性が低く、低温ガスの量が少ない銀河は、銀河団中心近く・銀河団数密度が高い所に多く、またより昔に銀河団に降着してきたものが多いこと、(4)一方で、銀河の星形成効率は銀河団中心からの距離・銀河数密度・ 位相空間上での分布位置に依存しないこと。これらの結果は、ろ座銀河団においては、銀河団ガスからのラム圧と、銀河-銀河間や銀河-銀河団間の潮汐力により、分子ガスの材料となる原子ガスが剥ぎ取られ、星形成の直接の材料となる分子ガスの形成が抑制され、その結果、銀河の星形成活動性が低下した、と考えると辻褄が合う。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ICRAR/Australia Telescope National Facility/Western Sydney University(オーストラリア)
• [国際共同研究] INAF(イタリア)
• [国際共同研究] Peking University(中国)
• [国際共同研究] Universidad de Granada(スペイン)
• [国際共同研究] Cosmic Dawn Center(デンマーク)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] CO(J = 1-0) Mapping Survey of 64 Galaxies in the Fornax Cluster with the ALMA Morita Array (2022)
  • 著者名/発表者名: Morokuma-Matsui Kana、Bekki Kenji、Wang Jing、Serra Paolo、Koyama Yusei、Morokuma Tomoki、他15名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 263 号: 2 ページ: 40-40
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ac983b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Detection of the Molecular Cloud Population in the Extended Ultraviolet Disk of M83 (2022)
  • 著者名/発表者名: Koda Jin、Watson Linda、Combes Francoise、Rubio Monica、Boissier Samuel、Yagi Masafumi、Thilker David、Lee Amanda M、Komiyama Yutaka、Morokuma-Matsui Kana、Verdugo Celia
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 1 ページ: 3-3
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac9dfc
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CO Excitation and its Connection to Star Formation at 200 pc in NGC 1365 (2022)
  • 著者名/発表者名: Egusa Fumi、Gao Yulong、Morokuma-Matsui Kana、Liu Guilin、Maeda Fumiya
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 935 号: 2 ページ: 64-64
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac8050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Lensing Cluster Survey: ALMA-Herschel Joint Study of Lensed Dusty Star-forming Galaxies across z ? 0.5 ? 6 (2022)
  • 著者名/発表者名: Sun Fengwu et al. (incl. Kana Morokuma-Matsui)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 932 号: 2 ページ: 77-77
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac6e3f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] AGN feeding and feedback in Fornax A (2021)
  • 著者名/発表者名: Maccagni F. M.、Serra P.、Gaspari M.、Kleiner D.、Morokuma-Matsui K.、Oosterloo T. A.、Onodera M.、Kamphuis P.、Loi F.、Thorat K.、Ramatsoku M.、Smirnov O.、White S. V.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 656 ページ: A45-A45
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202141143
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A VLA Survey of Late-time Radio Emission from Superluminous Supernovae and the Host Galaxies (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade Bunyo、Tominaga Nozomu、Morokuma Tomoki、Morokuma-Matsui Kana、Matsuda Yuichi、Tamura Yoichi、Niinuma Kotaro、Motogi Kazuhiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 922 号: 1 ページ: 17-17
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac20d5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A giant molecular cloud catalogue in the molecular disc of the elliptical galaxy NGC?5128 (Centaurus?A) (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura R E、Espada D、Hirota A、Henkel C、Verley S、Kobayashi M I N、Matsushita S、Israel F P、Vila-Vilaro B、Morokuma-Matsui K、Ott J、Vlahakis C、Peck A B、Aalto S、Hogerheijde M R、Neumayer N、Iono D、Kohno K、Takemura H、Komugi S
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 504 号: 4 ページ: 6198-6215
  • DOI: 10.1093/mnras/stab1210
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A phase-space view of cold-gas properties of Virgo-cluster galaxies: multiple quenching processes at work? (2021)
  • 著者名/発表者名: Morokuma-Matsui Kana、Kodama Tadayuki、Morokuma Tomoki、Nakanishi Kouichiro、Koyama Yusei、Yamashita Takuji、Koyama Shuhei、Okamoto Takashi
  • 雑誌名: Accepted for publication in The Astrophysical Journal 巻: －
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Lensing Cluster Survey: An ALMA Galaxy Signposting a MUSE Galaxy Group at z = 4.3 Behind “El Gordo” (2021)
  • 著者名/発表者名: Caputi K. I.、Caminha G. B.、Fujimoto S.、Kohno K.、Sun F.、Egami E.、Deshmukh S.、Tang F.、Ao Y.、Bradley L.、Coe D.、Espada D.、Grillo C.、Hatsukade B.、Knudsen K. K.、Lee M. M.、Magdis G. E.、Morokuma-Matsui K.、Oesch P.、Ouchi M.、Rosati P.、Umehata H.、Valentino F.、Vanzella E.、Wang W.-H.、Wu J. F.、Zitrin A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 908 号: 2 ページ: 146-146
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abd4d0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A MeerKAT view of pre-processing in the Fornax A group (2021)
  • 著者名/発表者名: Kleiner D.、Serra P.、Maccagni F. M.、Venhola A.、Morokuma-Matsui K.、Peletier R.、Iodice E.、Raj M. A.、de Blok W. J. G.、Comrie A.、J?zsa G. I. G.、Kamphuis P.、Loni A.、Loubser S. I.、Moln?r D. Cs.、Passmoor S. S.、Ramatsoku M.、Sivitilli A.、Smirnov O.、Thorat K.、Vitello F.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 648 ページ: A32-A32
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039898
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Lensing Cluster Survey: Bright [C ii] 158 μm Lines from a Multiply Imaged Sub-L ? Galaxy at z = 6.0719 (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Seiji et al. (including Morokuma-Matsui Kana)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 911 号: 2 ページ: 99-99
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abd7ec
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variability of Late-time Radio Emission in the Superluminous Supernova PTF10hgi (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade B.、Tominaga N.、Morokuma T.、Morokuma-Matsui K.、Tamura Y.、Niinuma K.、Hayashi M.、Matsuda Y.、Motogi K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 911 号: 1 ページ: L1-L1
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abef03
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). X. Physical conditions of molecular gas and the local SFR&-mass relation (2020)
  • 著者名/発表者名: Morokuma-Matsui, Kana; Sorai, Kazuo; Sato, Yuya; Kuno, Nario; Takeuchi, Tsutomu T.; Salak, Dragan; Miyamoto, Yusuke; Yajima, Yoshiyuki; Muraoka, Kazuyuki; Kaneko, Hiroyuki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa084
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatially resolved molecular gas properties of host galaxy of Type I superluminous supernova SN?2017egm (2020)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade Bunyo、Morokuma-Matsui Kana、Hayashi Masao、Tominaga Nozomu、Tamura Yoichi、Niinuma Kotaro、Motogi Kazuhiro、Morokuma Tomoki、Matsuda Yuichi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 4 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa052
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The recurrent nuclear activity of Fornax A and its interaction with the cold gas (2020)
  • 著者名/発表者名: Maccagni F. M.、Serra P.、Murgia M.、Govoni F.、Morokuma-Matsui K.、Kleiner D.
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union 巻: 15 号: S359 ページ: 141-146
  • DOI: 10.1017/s1743921320004287
  • 国際共著
• [雑誌論文] The flickering nuclear activity of Fornax A (2020)
  • 著者名/発表者名: Maccagni F. M.、Murgia M.、Serra P.、Govoni F.、Morokuma-Matsui K.、Kleiner D.、Buchner S.、J?zsa G. I. G.、Kamphuis P.、Makhathini S.、Moln?r D. Cs.、Prokhorov D. A.、Ramaila A.、Ramatsoku M.、Thorat K.、Smirnov O.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 634 ページ: A9-A9
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936867
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observations of Molecular Gas in the Host Galaxy of AT2018cow (2019)
  • 著者名/発表者名: Morokuma-Matsui Kana、Morokuma Tomoki、Tominaga Nozomu、Hatsukade Bunyo、Hayashi Masao、Tamura Yoichi、Matsuda Yuichi、Motogi Kazuhito、Niinuma Kotaro、Konishi Masahiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 879 号: 1 ページ: L13-L13
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab2915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complex distribution and velocity field of molecular gas in NGC 1316 as revealed by the Morita Array of ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Morokuma-Matsui Kana、Serra Paolo、Maccagni Filippo M、For Bi-Qing、Wang Jing、Bekki Kenji、Morokuma Tomoki、Egusa Fumi、Espada Daniel、Miura Rie E、Nakanishi Kouichiro、Koribalski B?rbel S、Takeuchi Tsutomu T
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 4 ページ: 85-85
  • DOI: 10.1093/pasj/psz067
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Star Formation Efficiencies at Giant Molecular Cloud Scales in the Molecular Disk of the Elliptical Galaxy NGC 5128 (Centaurus A) (2019)
  • 著者名/発表者名: Espada D.、Verley S.、Miura R. E.、Israel F. P.、Henkel C.、Matsushita S.、Vila-Vilaro B.、Ott J.、Morokuma-Matsui K.、Peck A. B.、Hirota A.、Aalto S.、Quillen A. C.、Hogerheijde M. R.、Neumayer N.、Vlahakis C.、Iono D.、Kohno K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 号: 1 ページ: 88-88
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab262d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). III. Dynamical effect on molecular gas density and star formation in the barred spiral galaxy NGC 4303 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajima, Y.; Sorai, K.; Kuno, N.; Muraoka, K.; Miyamoto, Y.; Kaneko, H.; Nakanishi, H.; Nakai, N.; Tanaka, T.; Sato, Y.; Salak, D.; Morokuma-Matsui, K.; Matsumoto, N.; Pan, H-A; Noma, Y.; Takeuchi, T. T.; Yoda, M.; Kuroda, M.; Yasuda, A.; Oi, N.; Shibata, S.; Seta, M.; Watanabe, Y.; Kita, S.; Komatsuzaki, R. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: Supplement_1 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psz022
  • NAID: 120007097364
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO multi-line imaging of nearby galaxies (COMING). IV. Overview of the project (2019)
  • 著者名/発表者名: Sorai Kazuo, Kuno Nario, Muraoka Kazuyuki, Miyamoto Yusuke, Kaneko Hiroyuki, Nakanishi Hiroyuki, 他33名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1093/pasj/psz115
  • NAID: 120006937034
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). VI. Radial variations in star formation efficiency (2019)
  • 著者名/発表者名: Muraoka Kazuyuki、Sorai Kazuo、Miyamoto Yusuke、Yoda Moe、Morokuma-Matsui Kana、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: Supplement_1 ページ: 15-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psz015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO Multi-line Imaging of Nearby Galaxies (COMING). VII. Fourier decomposition of molecular gas velocity fields and bar pattern speed (2019)
  • 著者名/発表者名: Salak, D.; Noma, Y.; Sorai, K.; Miyamoto, Y.; Kuno, N.; Pettitt, A. R.; Kaneko, H.; Tanaka, T.; Yasuda, A.; Kita, S.; Yajima, Y.; Shibata, S.; Nakai, N.; Seta, M.; Muraoka, K.; Kuroda, M.; Nakanishi, H.; Takeuchi, T. T.; Yoda, M.; Morokuma-Matsui, K.; Watanabe, Y.; Matsumoto, N.; Oi, N.; Pan, H-A. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: Supplement_1 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psz004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Do Galaxy Morphologies Really Affect the Efficiency of Star Formation During the Phase of Galaxy Transition? (2019)
  • 著者名/発表者名: Koyama Shuhei、Koyama Yusei、Yamashita Takuji、Hayashi Masao、Matsuhara Hideo、Nakagawa Takao、Namiki Shigeru V.、Suzuki Tomoko L.、Fukagawa Nao、Kodama Tadayuki、Lin Lihwai、Morokuma-Matsui Kana、Shimakawa Rhythm、Tanaka Ichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 874 号: 2 ページ: 142-142
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0e75
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] CO(J=1-0) mapping survey of 64 Fornax galaxies with the ALMA Morita array (2022)
  • 著者名/発表者名: Kana Morokuma, Jing Wang, Kenji Bekki, Yusei Koyama, Minju Lee, Kouichiro Nakanishi, Paolo Serra, Tadayuki Kodama, Tsutomu T. Takeuchi, Baerbel Koribalski, Shuhei Koyama, Tomoki Morokuma, Takuji Yamashita, Fumi Egusa, Bi-Qing For
  • 学会等名: 2022 Spring Annual Meeting, Astronomical Society of Japan
• [学会発表] First Detection of the Molecular Cloud Population in the Extended Ultraviolet (XUV) Disk of M83 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kana Morokuma
  • 学会等名: Molecules in Extreme Environment: Near and Far
  • 国際学会
• [学会発表] CO(J=1-0) mapping survey of 64 Fornax galaxies with the ALMA Morita array (2022)
  • 著者名/発表者名: Kana Morokuma, Jing Wang, Kenji Bekki, Yusei Koyama, Minju Lee, Kouichiro Nakanishi, Paolo Serra, Tadayuki Kodama, Tsutomu T. Takeuchi, Baerbel Koribalski, Shuhei Koyama, Tomoki Morokuma, Takuji Yamashita, Fumi Egusa, Bi-Qing For
  • 学会等名: ALMA/45m/ASTE Users Meeting 2022
• [学会発表] 居住環境が銀河の低温星間物質・星形成の性質に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 諸隈佳菜
  • 学会等名: 第50回天文・天体物理若手夏の学校
  • 招待講演
• [学会発表] Multiphase properties of ISM in a nearby radio galaxy, NGC 1316 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kana Morokuma-Matsui, Paolo Serra, Filippo M. Maccagni, Bi-Qing For, Jing Wang, Kenji Bekki, Tomoki Morokuma, Fumi Egusa, Kouichiro Nakanishi, Daniel Espada, Rie, E. Miura, Baerbel Koribalski, Tsutomu T. Takeuchi
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] 謎の突発現象AT2018cowの母銀河の性質: ALMA CO(J=1-0)観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 諸隈 佳菜、諸隈 智貴、廿日出 文洋、小西 真広、冨永 望、林 将央、松田 有一、田村 陽一、新沼 浩太郎、元木 業人
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] Multi-phase ISM properties of a nearby radio galaxy NGC1316 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kana Morokuma-Matsui, Paolo Serra, Filippo M. Maccagni, Bi-Qing For, Jing Wang, Kenji Bekki, Tomoki Morokuma, Fumi Egusa, Kouichiro Nakanishi, Daniel Espada, Rie, E. Miura, Baerbel Koribalski, Tsutomu T. Takeuchi
  • 学会等名: Subaru Telescope 20th Anniversary Conference
  • 国際学会