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すばるPFSの超大型分光探査で切り開く宇宙再電離と銀河形成研究の新領域

研究課題

研究課題/領域番号 20H00180
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分16:天文学およびその関連分野
研究機関国立天文台

研究代表者

大内 正己  国立天文台, 科学研究部, 教授 (40595716)

研究分担者 長峯 健太郎  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (50714086)
小野 宜昭  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (60631116)
高橋 慶太郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80547547)
SILVERMAN John  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (90573030)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円)
キーワード銀河形成 / 宇宙再電離 / 光赤外線天文学 / 光赤外線観測
研究開始時の研究の概要

PFS分光探査による銀河形成と宇宙再電離研究のため、一様なターゲット選択と星質量推定に必須の近赤外線画像をCFHT望遠鏡観測で準備し, 2022年からのPFS分光探査を実現する。これにより、赤方偏移0.7-7の30万個の銀河スペクトルを取得し、銀河間物質(IGM)の中性水素(HI)ガス分布を描く新しい手法も駆使しながら宇宙大規模構造の中で放射と物質交換を通して形成される銀河の描像を探る。特に、宇宙再電離期の電離泡の存在の有無、銀河間のガスのフィラメントが普遍的存在する銀河形成の検証、星形成フィードバックの原因を探る。

研究実績の概要

すばる広視野分光器PFSにより、従来のすばる広視野撮像装置HSCの探査だけでは実現できない研究を推進する。まず、PFS分光の一様なターゲット選択と星質量推定に必須の近赤外線画像をCFHT望遠鏡観測を通じて準備し,PFS分光探査を実現する。PFS分光で赤方偏移0.7-7の30万個の銀河スペクトルを取得し、銀河間物質(IGM)の中性水素(HI)ガス分布を描く新しい手法も駆使しながら宇宙大規模構造の中で放射と物質交換を通して形成される銀河の描像を探る。具体的にはA)宇宙再電離の理論的基礎となるHIガスの大規模構造とその中の電離泡の存在の有無の検証、B)銀河間のガスのフィラメントが普遍的にあって銀河同士を繋ぐ描像の検証、C)3次元銀河分布に基づく星形成フィードバック要因に対する強い制限、を観測と理論の両面から行う。この研究を実現するため、令和5年度は、測光データから天体を選択して作られた銀河サンプルについて査読論文にまとめて投稿し、出版した。さらに、この銀河サンプルからPFS観測のターゲットの順位付けを行うなど、PFS観測戦略の検討を進めた。特に、PFSの2400本の分光ファイバーに対して、本研究とそれ以外の研究の天体を共存させた形で観測するため、雇用中の特任研究員を通じてプリンストン大学における国際共同研究者らと協力して行った。これらの観測研究と並行して、銀河-銀河間物質モデルおよび宇宙再電離モデルの構築を進め、PFS観測開始に向けた準備を進めてきた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年度は、銀河カタログ作成時の誤天体除去において、機械学習による手法が予想通りの性能が出ないことが分かり、目視で誤天体除去を行うことで、予定通りに進められない部分があり、数ヶ月の遅れが出ていた。しかしながら、その後は、特任研究員を中心とした研究者の努力で遅れを取り戻すことができ、おおむね順調に研究を進めることができているため。

今後の研究の推進方策

令和6年度には、PFS観測に向けた準備を完了させ、観測を開始する予定である。ただし、令和5年末から約半年間すばる望遠鏡が主鏡のトラブルにより観測が中断された影響で、PFS観測の開始も遅れることになる。そのため、データ取得は当初よりも遅れる恐れが出てきているが、用いるデータを減らすなどして対応し、本研究を完了させる計画である。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 15件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 11件、 招待講演 11件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] Princeton University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Academia Sinica(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Princeton University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Academia Sinica(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Princeton University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Academia Sinica(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Princeton University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] "SILVERRUSH. XIII. A Catalog of 20,567 Lyホア Emitters at z = 2-7 Identified in the Full-depth Data of the Subaru/HSC-SSP and CHORUS Surveys"2023

    • 著者名/発表者名
      "Kikuta, Satoshi; Ouchi, Masami; Shibuya, Takatoshi; Liang, Yongming; Umeda, Hiroya; Matsumoto, Akinori; Shimasaku, Kazuhiro; Harikane, Yuichi; Ono, Yoshiaki; Inoue, Akio K.; Yamanaka, Satoshi; Kusakabe, Haruka; Momose, Rieko; Kashikawa, Nobunari; Matsuda, Yuichi; Lee, Chien-Hsiu"
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: Volume 268 号: 1 ページ: 24-24

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ace4cb

    • 関連する報告書
      2023 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] Cosmological-scale Lyα Forest Absorption around Galaxies and AGNs Probed with the HETDEX and SDSS Spectroscopic Data2023

    • 著者名/発表者名
      Sun Dongsheng、Mawatari Ken、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Yajima Hidenobu、Zhang Yechi、Abe Makito、Bowman William P.、Cooper Erin Mentuch、Davis Dustin、Farrow Daniel J.、Gebhardt Karl、Hill Gary J.、Liu Chenxu、Schneider Donald P.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 951 号: 1 ページ: 25-25

    • DOI

      10.3847/1538-4357/accf88

    • 関連する報告書
      2023 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] Star formation and chemical enrichment in protoclusters2023

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Keita、Nagamine Kentaro、Shimizu Ikkoh
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 525 号: 3 ページ: 3760-3780

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2526

    • 関連する報告書
      2023 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] Morphologies of Galaxies at z>9 Uncovered by JWST/NIRCam Imaging: Cosmic Size Evolution and an Identification of an Extremely Compact Bright Galaxy at z~122023

    • 著者名/発表者名
      Ono Yoshiaki、Harikane Yuichi、Ouchi Masami、Yajima Hidenobu、Abe Makito、Isobe Yuki、Shibuya Takatoshi、Wise John H.、Zhang Yechi、Nakajima Kimihiko、Umeda Hiroya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 951 号: 1 ページ: 72-72

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acd44a

    • 関連する報告書
      2023 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] EMPRESS. VII. Ionizing Spectrum Shapes of Extremely Metal-poor Galaxies: Uncovering the Origins of Strong He ii and the Impact on Cosmic Reionization2022

    • 著者名/発表者名
      Umeda Hiroya、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、Isobe Yuki、Aoyama Shohei、Harikane Yuichi、Ono Yoshiaki、Matsumoto Akinori
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 930 号: 1 ページ: 37-37

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac602d

    • 関連する報告書
      2022 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. XII. Intensity Mapping for Lyα Emission Extending over 100-1000 Comoving Kpc around z~2-7 LAEs with Subaru HSC-SSP and CHORUS Data2022

    • 著者名/発表者名
      Kikuchihara Shotaro、Harikane Yuichi、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Shibuya Takatoshi、Itoh Ryohei、Kakuma Ryota、Inoue Akio K.、Kusakabe Haruka、Shimasaku Kazuhiro、Momose Rieko、Sugahara Yuma、Kikuta Satoshi、Saito Shun、Kashikawa Nobunari、Zhang Haibin、Lee Chien-Hsiu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 931 号: 2 ページ: 97-97

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac69de

    • 関連する報告書
      2022 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] MUSUBI (MegaCam Ultra-deep Survey: u*-band Imaging) Data for the COSMOS and SXDS Fields2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Wei-Hao、Foucaud Sebastien、Hsieh Bau-Ching、Jian Hung-Yu、Lin Lihwai、Lin Yen-Ting、Coupon Jean、Hashimoto Yasuhiro、Ouchi Masami、Shimasaku Kazuhiro、Ohyama Youichi、Umetsu Keiichi、Wang Shiang-Yu、Chang Tzu-Ching
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 260 号: 2 ページ: 54-54

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac729e

    • 関連する報告書
      2022 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] EMPRESS. V. Metallicity Diagnostics of Galaxies over 12+log(O/H)~6.9-8.9 Established by a Local Galaxy Census: Preparing for JWST Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kimihiko、Ouchi Masami、Xu Yi、Rauch Michael、Harikane Yuichi、Nishigaki Moka、Isobe Yuki、Kusakabe Haruka、Nagao Tohru、Ono Yoshiaki、Onodera Masato、Sugahara Yuma、Kim Ji Hoon、Komiyama Yutaka、Lee Chien-Hsiu、Zahedy Fakhri S.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 262 号: 1 ページ: 3-29

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac7710

    • 関連する報告書
      2022 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] Osaka Feedback Model. II. Modeling Supernova Feedback Based on High-resolution Simulations2022

    • 著者名/発表者名
      Oku Yuri、Tomida Kengo、Nagamine Kentaro、Shimizu Ikkoh、Cen Renyue
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 262 号: 1 ページ: 9-9

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac77ff

    • 関連する報告書
      2022 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] Wavelets and sparsity for Faraday tomography2022

    • 著者名/発表者名
      Cooray Suchetha、Takeuchi Tsutomu T、Ideguchi Shinsuke、Akahori Takuya、Miyashita Yoshimitsu、Takahashi Keitaro
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 号: Supplement_1 ページ: S85-S96

    • DOI

      10.1093/pasj/psac052

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SILVERRUSH. IX. Lyα Intensity Mapping with Star-forming Galaxies at z = 5.7 and 6.6: A Possible Detection of Extended Lyα Emission at ?100 Comoving Kiloparsecs around and beyond the Virial-radius Scale of Galaxy Dark Matter Halos2021

    • 著者名/発表者名
      Kakuma, Ryota; Ouchi, Masami et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 916 号: 1 ページ: 22-30

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0725

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SILVERRUSH X: Machine Learning-aided Selection of 9318 LAEs at z = 2.2, 3.3, 4.9, 5.7, 6.6, and 7.0 from the HSC SSP and CHORUS Survey Data2021

    • 著者名/発表者名
      Ono Yoshiaki、Itoh Ryohei、Shibuya Takatoshi、Ouchi Masami、Harikane Yuichi、Yamanaka Satoshi、Inoue Akio K.、他
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 911 号: 2 ページ: 78-78

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abea15

    • 関連する報告書
      2021 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] Probing Feedback via IGM tomography and the Lyα Forest with Subaru PFS, TMT/ELT, and JWST2021

    • 著者名/発表者名
      Nagamine Kentaro、Shimizu Ikkoh、Fujita Katsumi、Suzuki Nao、Lee Khee-Gan、Momose Rieko、Mukae Shiro、Liang Yongming、Kashikawa Nobunari、Ouchi Masami、Silverman John D.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 914 号: 1 ページ: 66-66

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abfa16

    • 関連する報告書
      2021 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] Predicting 21?cm-line map from Lyman-α emitter distribution with generative adversarial networks2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura Shintaro、Shimabukuro Hayato、Hasegawa Kenji、Takahashi Keitaro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 506 号: 1 ページ: 357-371

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1718

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constraining the 21 cm brightness temperature of the IGM at z = 6.6 around LAEs with the murchison widefield array2021

    • 著者名/発表者名
      Trott, C. M. ; Jordan, C. H. ; Line, J. L. B., et al.,
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 507 号: 1 ページ: 772-780

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2235

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing Feedback via IGM tomography and Lyα forest with Subaru PFS, TMT/ELT, & JWST2021

    • 著者名/発表者名
      Nagamine et al.
    • 雑誌名

      The Astrphysical Journal

      巻: 出版中

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flux density variability of 286 radio pulsars from a decade of monitoring2020

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto H、Dai S、Johnston S、Kerr M、Shannon R M、Weltevrede P、Sobey C、Manchester R N、Hobbs G、Takahashi K
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 501 号: 3 ページ: 4490-4513

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3910

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraints on primordial power spectrum from galaxy luminosity functions2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura Shintaro、Oguri Masamune、Takahashi Keitaro、Takahashi Tomo
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 8 ページ: 083515-083515

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.083515

    • 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
  • [学会発表] Early Galaxy Formation and Cosmic ReionizationExplored with JWST2024

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      i2i: back again to linking galaxy physics from ISM to IGM scales
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cosmic Reionization History and Sources Probed by Subaru Large Area Surveys and JWST Deep Observations2023

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      Neutral Hydrogen as a Cosmological Probe Across Cosmic Time
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Subaru and JWST Explorations for the Universe at Redshifts 0-13 and 10^102023

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      Observing the evolving Universe
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] JWST View of Early Galaxy Formation and Feedback2023

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      Observations and Physics of AGN Feedback
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Galaxy Formation and Mass Accretion2023

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      山田研究会「宇宙における降着現象 ~活動性・多様性の源~」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dust heating and star formation in the inner kpc of the most luminous quasars at z ~ 22023

    • 著者名/発表者名
      John Silverman
    • 学会等名
      Galaxy formation in Hangzhou
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RFI除去について2023

    • 著者名/発表者名
      高橋慶太郎
    • 学会等名
      ミニワークショップ : 21cm線によるサイエンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Preparations for JWST & EUCLID/Roman/Rubin Studies Towards First Galaxies and Early Universe2022

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      Copenhagen DAWN Conference 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Explorations for Particles in the Early Universe via Galaxy Observations2022

    • 著者名/発表者名
      大内正己
    • 学会等名
      Physics in LHC and Beyond
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of Star Formation and Galaxy Evolution via Feedback2022

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      IAU Symposium 373, "Resolving the Rise and Fall of Star Formation in Galaxies"
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multi-Object Spectroscopy Galaxy Surveys: Bridging Past, Present, and Future2021

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      STScI Workshop 2021 Multi-Object Spectroscopy for Statistical Measures of Galaxy Evolution
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission Lines in Galaxies from the Epoch of Reionization to Today2021

    • 著者名/発表者名
      Masami Ouchi
    • 学会等名
      238th Meeting of the American Astronomical Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing Feedback by Lya forest and IGM tomography2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagamine
    • 学会等名
      AGORA Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing the IGM via Mock Metal Observations at z=2.0~3.02021

    • 著者名/発表者名
      Norris, Nagamine, & Shimizu
    • 学会等名
      CfCA Users' Meeting, NAOJ (online)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] AGN Feedback Model for Galaxy Simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Wiliardy, Nagamine, & Cen
    • 学会等名
      CfCA Users' Meeting, NAOJ (online)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Galaxy-IGM Workshop 20232023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] France-Japan Galaxy Formation Workshop2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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