| 研究課題/領域番号 |
23H00131
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分16:天文学およびその関連分野
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
井上 昭雄 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (30411424)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
39,780千円 (直接経費: 30,600千円、間接経費: 9,180千円)
2025年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2024年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2023年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
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| キーワード | 銀河形成 / 銀河進化 / 宇宙再電離 / 巨大ブラックホール / 紫外線光度関数 / 初期質量関数 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
銀河とブラックホールの形成過程解明は現代天文学の究極目標の一つである。本課題はジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の観測結果で深刻化した遠方銀河紫外線光度関数の“Bright-end excess”問題の解決に挑む。最新の星形成シミュレーションのもとづく赤方偏移(z)とガス金属量(Z)に依存した恒星初期質量関数“zZ依存IMF”を導入した新しい銀河形成進化モデルを構築する。また、銀河中で急成長するブラックホール放射の光度関数への寄与を定量化する。遠方銀河の紫外線/可視光/近赤外線光度比を測定して“zZ依存IMF”を観測的に検証する。また、急成長ブラックホールの観測的兆候を調べ、その存在を検証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）により発見された、予想外に多い明るい超遠方銀河の起源を、理論的および観測的研究の両面から詳細に検討することで、それを明らかにすることである。2023年度の研究成果の概要を以下にまとめる。
理論的研究：恒星の質量分布関数（いわゆる初期質量関数IMF）が、ガスの冷却率を制御する金属量Zと、背景放射温度を決定する赤方偏移zの両方に依存する、zZIMFの数値シミュレーション結果を良く表現する関数フィットを行なった。そして、それにもとづく星団スペクトルモデルを合成した。さらに、それらを銀河形成進化モデルに取り込んで、銀河の光度関数の予想を計算した。結果として、JWSTで観測された明るい銀河の個数密度を再現することができた。この成果を日本天文学会2024年秋季年会で発表した(福島、井上、他、X30a)。現在、論文執筆中である。
観測的研究：JWSTを用いた遠方銀河の観測的成果を多数挙げた。特に、銀河光度関数のBright-endに関して、JWST、ALMA、Keck望遠鏡を用いて分光確認した銀河だけをもとにして、銀河光度関数のBright-endを測定した成果を発表した(Harikane, Inoue, et al. 2025, ApJ, 980, 138)。また、赤方偏移13の銀河候補をJWSTで分光したところ、実は赤方偏移4付近の星形成を終えた銀河であることを確認した(Sato, Inoue, et al. 2024, MNRAS, 534, 3552)。その他、ALMAとJWSTを用いた遠方銀河の研究や、すばる望遠鏡を用いた宇宙再電離史の研究成果も論文発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2023年度に予定していた博士研究員の雇用が候補者の都合により遅れたため、特に理論的研究の進捗に遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
理論的研究の論文執筆を加速し、早期に成果を出版する。また、観測的研究は引き続き多数の成果を挙げる。特に赤方偏移14を超える銀河の発見を目指す。さらに、欧州のEuclid衛星を利用し、極めて明るい超遠方銀河の探査を行ない、光度関数のBright-endの測定を行なう。
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