広域銀河サーベイ観測と数値宇宙論の融合による宇宙進化の解明

• 研究課題/領域番号: 25287050
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉田 直紀 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90377961)
• 連携研究者: 田中 雅臣 国立天文台, 理論研究部, 助教 (70586429) ; 細川 隆史 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教 (30413967)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: 宇宙物理学 / 星形成 / 銀河形成 / ダークマター / ブラックホール / 宇宙論 / 銀河サーベイ / 重力レンズ / 理論天文学

研究成果の概要

すばる望遠鏡を用いた広域銀河サーベイFMOSおよびHSCのデータを活用し、宇宙の大規模構造形成やダークマターの働きなどに関して多くの研究を行なった。研究期間前半には理論的研究をすすめ、重力レンズ現象の観測によりダークマターの素粒子的性質に制限を与える方法や、電波望遠鏡により遠方銀河の探索を行う方法などを提案した。研究期間中盤には大規模シミュレーションを数多く行い、模擬観測カタログを作成した。研究期間後半には、これらの手法を実際の観測データに適用し、ダークマター対消滅断面積に新たな制限をあたえ、修正重力理論モデルに制限を与えた。さらに、酸素輝線を発する最遠方の銀河を発見した。

研究成果

• [国際共同研究] NASA ジェット推進研究所/プリンストン大学/バージニア工科大学(米国)
• [国際共同研究] ダーラム大学(英国)
• [国際共同研究] ゲッティンゲン大学(ドイツ)
• [雑誌論文] Effects of electrically charged dark matter on cosmic microwave background anisotropies (2017)
  • 著者名/発表者名: A.~Kamada, K.~Kohri, T.~Takahashi and N.~Yoshida
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 95 ページ: 023502-023502
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.023502
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Subaru FMOS galaxy redshift survey (FastSound). IV. New constraint on gravity theory from redshift space distortions at z ~ 1.4 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Okumura, et al. (including R. Takahashi, the 21th in 25 co-authors)
  • 雑誌名: Publ. Astron. Soc. Japan 巻: 68 ページ: 38-24
  • DOI: 10.1093/pasj/psw029
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Detection of an oxygen emission line from a high redshift galaxy in the reionization epoch (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Akio K.; Tamura, Yoichi; Matsuo, Hiroshi; Mawatari, Ken; Shimizu, Ikkoh; Shibuya, Takatoshi; Ota, Kazuaki; Yoshida, Naoki; Zackrisson, Erik; Kashikawa, Nobunari; Kohno, Kotaro; Umehata, Hideki; Hatsukade, Bunyo; Iye, Masanori; Matsuda, Yuichi; Okamoto, Takashi; Yamaguchi, Yuki
  • 雑誌名: Science 巻: 325 ページ: 1559-1562
  • DOI: 10.1126/science.aaf0714
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing cosmology with weak lensing selected clusters. II. Dark energy and f(R) gravity models (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirasaki, M., Hamana, T., Yoshida, N.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: 414-414
  • DOI: 10.1093/pasj/psv105
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Subaru FMOS galaxy redshift survey (FastSound). IV. New constraint on gravity theory from redshift space distortions at z=1.4 (2016)
  • 著者名/発表者名: Okumura, Teppei 他2４名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 3
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impact of Baryonic Processes on Weak-lensing Cosmology: Power Spectrum, Nonlocal Statistics, and Parameter Bias (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Osato, Masato Shirasaki, Naoki Yoshida
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 806 ページ: 186-186
  • DOI: 10.1088/0004-637x/806/2/186
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Early Structure Formation from Primordial Density Fluctuations with a Blue, Tilted Power Spectrum (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirano, S., Zhu, N., Yoshida, N., Spergel, D., Yorke, H. W.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 814 ページ: 18-18
  • DOI: 10.1088/0004-637x/814/1/18
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing cosmology with weak lensing selected clusters - I. Halo approach and all-sky simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: Shirasaki, M., Hamana, T., Yoshida, N.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 453 ページ: 3043-3067
  • DOI: 10.1093/mnras/stv1854
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cross-correlation of the extragalactic gamma-ray background with luminous red galaxies (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Shirasaki, Shunsaku Horiuchi, Naoki Yoshida
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 ページ: 123540-123540
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.123540
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On de Sitter Geometry in Cosmic Void Statistics (2014)
  • 著者名/発表者名: Gibbons, G. W., Werner, M. C., 吉田直紀, 鄭昇明
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 438 ページ: 1603-1610
  • DOI: 10.1093/mnras/stt2298
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Statistical and Systematic Errors in the Measurement of Weak-Lensing Minkowski Functionals: Application to the Canada-France-Hawaii Lensing Survey (2014)
  • 著者名/発表者名: 白崎正人、吉田直紀
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 786
  • DOI: 10.1088/0004-637x/786/1/43
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weighing the light gravitino mass with weak lensing surveys (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田歩樹、白崎正人、吉田直紀
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 2014
  • DOI: 10.1007/jhep06(2014)162
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Dark Ages of the Universe and hydrogen reionization (2014)
  • 著者名/発表者名: Natarajan, A., 吉田直紀
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2014
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu067
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reproducing cosmic evolution of galaxy population from z = 4 to 0 (2014)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, Takashi; Shimizu, Ikkoh; Yoshida, Naoki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66
  • DOI: 10.1093/pasj/psu046
  • NAID: 40020180595
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cross correlation of cosmic shear and extragalactic gamma-ray background: Constraints on the dark matter annihilation cross section (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Shirasaki, Shunsaku Horiuchi, Naoki Yoshida
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 90 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.063502
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Physical properties of UDF12 galaxies in cosmological simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Ikkoh; Inoue, Akio K.; Okamoto, Takashi; Yoshida, Naoki
  • 雑誌名: MNRAS 巻: Volume 440, Issue 1 ページ: 731-745
  • DOI: 10.1093/mnras/stu265
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dust Grain Growth and the Formation of the Extremely Primitive Star SDSS J102915+172927 (2014)
  • 著者名/発表者名: Gen Chiaki, Raffaella Schneider, Takaya Nozawa, Kazuyuki Omukai, Marco Limongi, Naoki, Yoshida, Alessandro Chieffi
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 439 ページ: 3121-3127
  • DOI: 10.1093/mnras/stu178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] One Hundred First Stars: Protostellar Evolution and the Final Masses (2014)
  • 著者名/発表者名: Shingo Hirano, Takashi Hosokawa, Naoki Yoshida, Hideyuki Umeda, Kazuyuki Omukai, Gen Chiaki, Harold W. Yorke
  • 雑誌名: Astrpphysical Journal 巻: 781 ページ: 60-81
  • DOI: 10.1088/0004-637x/781/2/60
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Will Determine the Spectroscopic Redshift z > 8 with FIR OIII Emission Lines (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue, A. K.; Shimizu, I.; Tamura, Y.; Matsuo, H.; Okamoto, T.; Yoshida, N.
  • 雑誌名: Atrophysical Journal Letters 巻: Volume 780, Issue 2
  • DOI: 10.1088/2041-8205/780/2/l18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modelling colour-dependent galaxy clustering in cosmological simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: 正木彰伍、Lin, Y.-T., 吉田直紀
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 436 ページ: 2286-2300
  • DOI: 10.1093/mnras/stt1729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detectability of high-redshift superluminous supernovae with upcoming optical and near-infrared surveys - II. Beyond z = 6 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, T. J. Moriya, N. Yoshida
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 435 ページ: 2483-2493
  • DOI: 10.1093/mnras/stt1469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Masked Regions on Weak-lensing Statistics (2013)
  • 著者名/発表者名: Shirasaki M., Yoshida N., Hamana T
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 774 ページ: 111-111
  • DOI: 10.1088/0004-637x/774/2/111
  • 査読あり
• [学会発表] Simulations of cosmic structure formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: The First Computer Alliance Symposium
  • 発表場所: 東京大学(東京都文京区)
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Statistical Computational Cosmology (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: JST/NSF Joint Symposium on Big Data
  • 発表場所: ベルサール六本木(東京都港区)
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Formation of primordial stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: Metals and dust as fuels of star formation
  • 発表場所: 米国サンタバーバラ
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Simulations of the formation of large-scale structure (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: Darkside of the Universe
  • 発表場所: 京都大学 （京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Formation of the First Stars in the Universe (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: Quarks to Universe in Computational Science
  • 発表場所: 奈良県新公会堂 （奈良県・奈良市）
  • 年月日: 2015-11-08
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] From the First Stars to Massive Blackholes (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: First stars, galaxies, and blackholes
  • 発表場所: フロニンゲン （オランダ）
  • 年月日: 2015-06-18
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Formation of Early Stars and Blackholes (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: Olympian Symposium
  • 発表場所: パラリア （ギリシャ）
  • 年月日: 2015-05-20
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Formation of Primordial Stars (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: South by High-Redshift
  • 発表場所: オースティン （米国）
  • 年月日: 2015-04-01
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Putting the Universe on a Computer (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: CRA Dinstinguished Lecture Series
  • 発表場所: 米国ジョージア工科大学
  • 年月日: 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Structure Formation in the Early Universe (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: Unsolved Problems in Astrophysics
  • 発表場所: ハンガリー エトベシュ大学
  • 年月日: 2014-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] Formation of Primordial Stars (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: Physics of first star and galaxy formation
  • 発表場所: 英国エジンバラ大学
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Formation of Early Blackholes (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: Focus Week on Hyper-Accretion
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 2014-04-09
  • 招待講演
• [学会発表] 初代銀河形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 学会等名: 初代星初代銀河研究会
  • 発表場所: 鹿児島大学理学部
  • 招待講演
• [学会発表] Low-mass stars, massive blackholes, and luminous supernovae in the early universe (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: Cambridge IoA Conference "Mind the Gap"
  • 発表場所: 英国ケンブリッジ大学
  • 招待講演
• [学会発表] Conference Summary (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida
  • 学会等名: Cosmic Dawn at Ringberg
  • 発表場所: ドイツ リングベルグ
• [学会発表] HUnting for the first supernovae (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yoshida, Masaomi Tanaka, Takashi Moriya
  • 学会等名: Cosmos Meeting 2013
  • 発表場所: 京都大学
  • 招待講演
• [図書] 高校生と考える日本の問題点 (桐光学園大学訪問授業) (2015)
  • 著者名/発表者名: 内田樹 他
  • 総ページ数: 336
  • 出版者: 左右社
• [図書] ムラムラする宇宙 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田直紀
  • 総ページ数: 219
  • 出版者: 学研教育出版
• [図書] 物理学ガイダンス (2014)
  • 著者名/発表者名: 日本評論社編集部
  • 総ページ数: 304
  • 出版者: 日本評論社
• [備考] 初期宇宙の構造形成
  • URL: http://member.ipmu.jp/naoki.yoshida/cosmo.html
• [備考] 研究成果発表ページ
  • URL: http://member.ipmu.jp/naoki.yoshida/cosmo.html