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宇宙再電離と宇宙初期の銀河進化の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K13956
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関国立天文台 (2023)
名古屋大学 (2021-2022)

研究代表者

柏野 大地  国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (80897588)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード宇宙再電離 / 遠方銀河 / JWST / 銀河進化 / 銀河形成 / 宇宙際電離
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は「宇宙再電離」過程の解明である。宇宙再電離とは、それまで宇宙を満たしていた中性水素を主成分とするガスが、宇宙初期に形成された天体の放射によって電離される現象であり、現代天文学・宇宙論研究の最大のテーマの一つである。本研究では国立天文台すばる望遠鏡・欧州天文台 VLT・次世代宇宙望遠鏡 JWST などの大型望遠鏡を用いて観測を行い、再電離の理論モデルの検証や再電離期の銀河の性質や再電離における役割、銀河間ガスと銀河の相互作用の包括的な理解を目指す。

研究実績の概要

前年度に引き続き、James Webb Space Telescope (JWST) の観測プロジェクトである「EIGER計画」を推進した。得られたデータのリダクション処理を行い、遠方宇宙の星形成銀河を同定し、各銀河の正確な距離や性質を測定した。これにより、宇宙再電離期における世界最大の分光銀河サンプルを構築することに成功した。この銀河サンプルを用いて、特に、宇宙再電離における銀河の役割に関する研究を行った。具体的には、銀河サンプルと、観測領域に存在する遠方クエーサーの分光スペクトルデータを組み合わせ、銀河の周囲の平均的なライマンα線の透過率を求めた。これにより銀河の周囲で選択的に銀河間ガスの電離が進んでいることを示す証拠が新たに得られた。これは前年度に投稿した主著論文の結果を強化するものである。この成果は招待講演を含む複数の国際・国内会議で報告した。現在、主著論文を準備中である。

また、同じ観測データを用いて、1) 遠方の暗いAGNサンプルの構築と性質についての研究 (Matthee et al., 2024), 2) 銀河周辺物質の金属汚染に関する研究 (Bordoloi et al., 2024)、 3) 宇宙再電離期における超大質量ブラックホールの性質についての研究 (Eilers et al. 2023)、4) 宇宙再電離期にクエーサーの親銀河の性質についての研究 (Yue et al., 2024) などを行った。これらはそれぞれ論文で報告し、2023年度中に出版、あるいは受理された。

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

観測、データ解析とも予定通り進んでおり、複数の共著論文の出版ができ、また主著論文の準備も順調であるため。

今後の研究の推進方策

今後はJWSTによって新たに得られるデータを加えて、解析を進める。また、大幅に増加した銀河サンプルを活かして、銀河の性質による宇宙再電離の貢献度合いの違いなど、新たなパラメータスペースを調査する。さらに、数値シミュレーションの結果との詳細な比較を通し、理論研究への定量的なフィードバックを提供することを目指す。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ETH Zuerich(スイス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ISTA(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/North Carolina State University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ETH Zuerich(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/North Carolina State University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ETH Zuerich(スイス)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] EIGER IV. The Cool 10^4 K Circumgalactic Environment of High-redshift Galaxies Reveals Remarkably Efficient Intergalactic Medium Enrichment2024

    • 著者名/発表者名
      Bordoloi Rongmon、Simcoe Robert A.、Matthee Jorryt、Kashino Daichi、Mackenzie Ruari、Lilly Simon J.、Eilers Anna-Christina、Liu Bin、DePalma David、Yue Minghao、P. Naidu Rohan
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 963 号: 1 ページ: 28-28

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad1b63

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Little Red Dots: An Abundant Population of Faint Active Galactic Nuclei at z~5 Revealed by the EIGER and FRESCO JWST Surveys2024

    • 著者名/発表者名
      Matthee Jorryt、Naidu Rohan P.、Brammer Gabriel、Chisholm John、Eilers Anna-Christina、Goulding Andy、Greene Jenny、Kashino Daichi、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 963 号: 2 ページ: 129-129

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad2345

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Elentari:a massive proto-supercluster at z~3.3 in the COSMOS field2023

    • 著者名/発表者名
      Forrest Ben、Lemaux Brian C、Shah Ekta、Staab Priti、McConachie Ian、Cucciati Olga、Gal Roy R、Hung Denise、Lubin Lori M、Cassar Letizia P、Cassata Paolo、Chang Wenjun、Cooper M C、Decarli Roberto、Gomez Percy、Gururajan Gayathri、Hathi Nimish、Kashino Daichi、et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 526 号: 1 ページ: L56-L62

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad114

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EIGER. I. A Large Sample of [O III]-emitting Galaxies at 5.3<z<6.9 and Direct Evidence for Local Reionization by Galaxies2023

    • 著者名/発表者名
      Kashino Daichi、Lilly Simon J.、Matthee Jorryt、Eilers Anna-Christina、Mackenzie Ruari、Bordoloi Rongmon、Simcoe Robert A.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 950 号: 1 ページ: 66-66

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acc588

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EIGER. II. First Spectroscopic Characterization of the Young Stars and Ionized Gas Associated with Strong Hβ and [O III] Line Emission in Galaxies at z = 5--7 with JWST2023

    • 著者名/発表者名
      Matthee Jorryt、Mackenzie Ruari、Simcoe Robert A.、Kashino Daichi、Lilly Simon J.、Bordoloi Rongmon、Eilers Anna-Christina
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 950 号: 1 ページ: 67-67

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acc846

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EIGER. III. JWST/NIRCam Observations of the Ultraluminous High-redshift Quasar J0100+28022023

    • 著者名/発表者名
      Eilers Anna-Christina、Simcoe Robert A.、Yue Minghao、Mackenzie Ruari、Matthee Jorryt、Durovcikova Dominika、Kashino Daichi、Bordoloi Rongmon、Lilly Simon J.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 950 号: 1 ページ: 68-68

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acd776

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Compact [C ii] emitters around a C iv absorption complex at redshift 5.72023

    • 著者名/発表者名
      Kashino Daichi、Lilly Simon J.、Simcoe Robert A.、Bordoloi Rongmon、Mackenzie Ruari、Matthee Jorryt、Eilers Anna-Christina
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 617 号: 7960 ページ: 261-264

    • DOI

      10.1038/s41586-023-05901-3

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Second Data Release of the COSMOS Lyα Mapping and Tomography Observations: The First 3D Maps of the Detailed Cosmic Web at 2.05 < z < 2.552022

    • 著者名/発表者名
      Horowitz Benjamin、Lee Khee-Gan、Ata Metin、Meller Thomas、Krolewski Alex、Prochaska J. Xavier、Hennawi Joseph F.、White Martin、Schlegel David、Rich R. Michael、Nugent Peter E.、Suzuki Nao、Kashino Daichi、Koekemoer Anton M.、Lemaux Brian C.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 263 号: 2 ページ: 27-27

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac982d

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The physical origin for spatially large scatter of IGM opacity at the end of reionization: The IGM Lyα opacity-galaxy density relation2022

    • 著者名/発表者名
      Ishimoto Rikako、Kashikawa Nobunari、Kashino Daichi、Ito Kei、Liang Yongming、Cai Zheng、Yoshioka Takehiro、Okoshi Katsuya、Misawa Toru、Onoue Masafusa、Takeda Yoshihiro、Uchiyama Hisakazu
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 515 号: 4 ページ: 5914-5926

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1972

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations2022

    • 著者名/発表者名
      Ata Metin、Lee Khee-Gan、Vecchia Claudio Dalla、Kitaura Francisco-Shu、Cucciati Olga、Lemaux Brian C.、Kashino Daichi、Muller Thomas
    • 雑誌名

      Nature Astronomy

      巻: 6 号: 7 ページ: 857-865

    • DOI

      10.1038/s41550-022-01693-0

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Stellar Mass versus Stellar Metallicity Relation of Star-forming Galaxies at 1.6<=z<=3.0 and Implications for the Evolution of the α-enhancement2022

    • 著者名/発表者名
      Kashino Daichi、Lilly Simon J.、Renzini Alvio、Daddi Emanuele、Zamorani Giovanni、Silverman John D.、Ilbert Olivier、Peng Ying-jie、Mainieri Vincenzo、Bardelli Sandro、Zucca Elena、Kartaltepe Jeyhan S.、Sanders David B.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 925 号: 1 ページ: 82-82

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac399e

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] COSMOS2020: A Panchromatic View of the Universe to z~10 from Two Complementary Catalogs2022

    • 著者名/発表者名
      Weaver J. R. et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 258 号: 1 ページ: 11-11

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac3078

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiple Mg ii Absorption Systems in the Lines of Sight to Quadruply Lensed Quasar H1413+11432021

    • 著者名/発表者名
      Okoshi Katsuya、Minowa Yosuke、Kashikawa Nobunari、Misawa Toru、Kashino Daichi、Sugai Hajime、Matsubayashi Kazuya、Shimono Atsushi、Ozaki Shinobu
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 162 号: 5 ページ: 175-175

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac0bbb

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] JWST EIGER view of reionization and CGM in the early universe2024

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      i2i: back again to linking galaxy physics from ISM to IGM scales
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] EIGER: 宇宙再電離における銀河の役割と 銀河間ガスの進化22024

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The Role of Galaxies in Reionization: First Views from the EIGER Survey2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      FIRST LIGHT
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 銀河の星形成・化学進化史と宇宙再電離2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      第53回天文・天体物理若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Witnessing Galaxies Reionizing the Intergalactic Medium2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      銀河銀河間ガスワークショップ2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] EIGER: 宇宙再電離における銀河の役割と銀河間ガスの進化2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Reionization and early chemical enrichment revealed by JWST and ALMA2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      Resolving the Extragalactic Universe with ALMA & JWST
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First results from the EIGER survey: galaxies, IGM, and SMBH in the Epoch of Reionization2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      9th GALAXY EVOLUTION WORKSHOP
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EIGER初期成果: 宇宙再電離における銀河の役割と銀河間ガスの進化および 超大質量ブラックホールの形成2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] The EIGER survey: Galaxies, intergalactic gas, and supermassive blackholes in the epoch of reionization2023

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      A new era in extragalactic astronomy: early results from the James Webb Space Telescope
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Stellar Mass versus Stellar Metallicity Relation at Cosmic Noon and Implications for the [O/Fe] Evolution2022

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      ALVIO@80
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The stellar mass versus stellar metallicity relation at cosmic noon and implications for the evolution of the [O/Fe] abundance ratio2022

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      Charting the Metallicity Evolution History of the Universe
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The first large sample of z~6 [OIII]-emitting galaxies and direct evidence for local re-ionization by galaxies2022

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      第11回観測的宇宙論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] EIGER, a JWST GTO project, and ALMA detections of CIV-host galaxies in the EoR2022

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      Galaxy Evolution Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The ISM properties and evidence of AGN in extreme emission-line galaxies at z~0.82022

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      日本天文学会2022春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] The zCOSMOS-deep survey: the 2175A UV bump and stellar metallicities of star-forming galaxies at z~22021

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      Multi-object Spectroscopy for Statistical Measures of Galaxy Evolution
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring chemical evolution of star-forming galaxies at cosmic noon2021

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      日本天文学会2021秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] The ISM properties of Extreme emission-line galaxies at z~0.82021

    • 著者名/発表者名
      柏野大地
    • 学会等名
      金属欠乏宇宙2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] Daichi Kashino

    • URL

      https://kashinod.github.io/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] EIGER collaboration

    • URL

      https://eiger-jwst.github.io/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] Daichi Kashino

    • URL

      https://kashinod.github.io

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 9th GALAXY EVOLUTION WORKSHOP2023

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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