銀河古成分恒星系の動力学に基づく暗黒物質構造の解明

• 研究領域: なぜ宇宙は加速するのか? - 徹底的究明と将来への挑戦 -
• 研究課題/領域番号: 16H01086
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 千葉 柾司 東北大学, 理学研究科, 教授 (50217246)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 暗黒物質 / 銀河形成

研究実績の概要

宇宙の中で、物質密度の大半を占めるのは暗黒物質であり、その本質を解明することは現代物理学の最大の課題のひとつである。実際の宇宙に見られる大規模構造は、冷たい暗黒物質とよばれる理論によって自然に説明できることが知られていて、現在の標準理論になっている。しかし、銀河系や衛星銀河の空間スケールをみると、冷たい暗黒物質の理論予言と矛盾する観測事実が報告されており混沌とした状況にある。この問題の鍵は、銀河系やその衛星銀河などの近傍銀河の理解であり、特に、１．矮小銀河の真の数分布の決定、２．矮小銀河にある暗黒物質の分布の決定、のために、系統的な観測とその理論解析が重要になる。
本研究では、１．の問題、すなわちミッシングサテライト問題に対して知見を得るために、現在進行中のすばる望遠鏡の超広視野カメラを用いた観測データを用いて、系統的に衛星銀河の探査を進めてきた。そして、これまで新しい衛星銀河を2個発見し、2編の学術論文として発表した。さらに、3個目の銀河も発見しており、結果をまとめている最中である。また、これまでの衛星銀河の発見率が冷たい暗黒物質の予言と矛盾しないことが分かってきた。
さらに、２．の研究テーマに対して、銀河系の各衛星矮小銀河の測光データを解析し、各銀河の空間構造を導出した。そして、この測光データをもとにして将来の多天体分光観測の計画を立案した。特に、どのような観測情報から暗黒物質の正体に迫れるか検討を行った。これらの成果に基づいて、今後の分光観測を中心とした研究を推進したいと考えている。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] プリンストン大学/カリフォルニア工科大学/ジョンズ・ホプキンス大学(米国)
• [国際共同研究] 上海天文台(中国)
• [国際共同研究] 中央研究所天文及天文物理研究所(台湾)
• [国際共同研究] プリンストン大学/カリフォルニア工科大学/ジョン・ホプキンス大学(米国)
• [国際共同研究] 上海天文台(中国)
• [国際共同研究] 中央研究院天文及天文物理研究所(台湾)
• [雑誌論文] Metallicity Distribution of Disk Stars and the Formation History of the Milky Way (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyouchi, D., Chiba, M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 855 号: 2 ページ: 104-124
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aab044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Searches for New Milky Way Satellites from the First Two Years of Data of the Subaru/Hyper Suprime-Cam Survey: Discovery of Cetus~III (2018)
  • 著者名/発表者名: D.Homma, M.Chiba, S. Okamoto, Y.Komiyama,M.Tanaka, M.Ishigaki, K.Hayashi, N.Arimoto et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1093/pasj/psx050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stellar Stream and Halo Structure in the Andromeda Galaxy from a Subaru/Hyper Suprime-Cam Survey (2018)
  • 著者名/発表者名: Komiyama, Yutaka; Chiba, Masashi; Tanaka, Mikito; Tanaka, Masayuki; Kirihara, Takanobu; Miki, Yohei; Mori, Masao; Lupton, Robert H.; Guhathakurta, Puragra; Kalirai, Jason S.; Gilbert, Karoline; Kirby, Evan; Lee, Myun Gyoon; Jang, In Sung; Sharma, Sanjib; Hayashi, Kohei
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 853 号: 1 ページ: 29-51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Universal Dark Halo Scaling Relation for the Dwarf Spheroidal Satellites (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Kohei、Ishiyama Tomoaki、Ogiya Go、Chiba Masashi、Inoue Shigeki、Mori Masao
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 843 号: 2 ページ: 97-97
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa74d9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Resolved Stellar Streams around NGC 4631 from a Subaru/Hyper Suprime-Cam Survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Mikito、Chiba Masashi、Komiyama Yutaka
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 842 号: 2 ページ: 127-127
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa6d11
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A New Milky Way Satellite Discovered in the Subaru/Hyper Suprime-Cam Survey (2016)
  • 著者名/発表者名: Homma, D., China, M., Okamoto, S. et al.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 832 号: 1 ページ: 21-26
  • DOI: 10.3847/0004-637x/832/1/21
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence for a Dusty Dark Dwarf Galaxy in the Quadruple Lens MG 0414+0534 (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K, T., Matsushita, S., Minezaki, T., Chiba, M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 835 号: 2 ページ: 23-28
  • DOI: 10.3847/2041-8213/835/2/l23
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] すばるPFSが拓く近傍宇宙論と銀河暗黒物質の正体の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉柾司
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] Searches for new Milky Way satellites and implications for the nature of dark matter (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉柾司
  • 学会等名: 新学術領域シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Galactic Archaeology (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉柾司
  • 学会等名: PFS Collaboration Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dark matter on small scales - dwarf galaxies and J-factor (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉柾司
  • 学会等名: 新学術領域シンポジウム
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 国際学会
• [学会発表] 近傍宇宙論：恒星系の化学動力学から探る銀河形成と進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 千葉柾司
  • 学会等名: 理論懇シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 招待講演