宇宙赤外線背景放射の観測によるダークエイジの探査

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
• 研究課題/領域番号: 21111004
• 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: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 松浦 周二 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10321572)
• 研究分担者: 松本 敏雄 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (60022696)
• 連携研究者: 津村 耕司 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 宇宙航空プロジェクト研究員 (60579960) ; 白旗 麻衣 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 招聘研究員 (50450713) ; 和田 武彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 助教 (50312202) ; 川田 光伸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 准教授 (50280558) ; 松原 英雄 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・宇宙物理学研究系, 教授 (30219464)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 宇宙背景放射 / 赤外線 / 初代天体 / ダークエイジ / ロケット実験

研究概要

本研究は，ビッグバンから１億年後の時代に宇宙で最初に誕生した星の光を，宇宙赤外線背景放射として捉える試みである．その手法として，ロケット実験CIBERの実施やあかり衛星データの解析を行なった．CIBER実験では４回のロケット打上げに繰返し成功し，世界ではじめて可視・近赤外域での宇宙背景放射のゆらぎとスペクトルの測定に成功した．あかり衛星の観測結果と合わせて，宇宙初期に関する観測的制限を得ることができた．また、後継のロケット実験CIBER-2の開発を着実に進めるとともに，惑星探査機計画（EXZIT/ソーラー電力セイル）やSPICA衛星などの宇宙赤外線背景放射の観測についての将来計画を推進した．

研究成果

• [雑誌論文] Near-infrared Brightness of the Galilean Satellites Eclipsed in Jovian Shadow : A New Technique to Investigate Jovian Upper Atmosphere (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Tsumura, K.Arimatsu, E.Egami, Y.Hayano, C.Honda, J.Kimura, K.Kuramoto, S.Matsuura, Y.Minowa, K.Nakajima, T.Nakamoto, M.Shirahata, J.Surace, Y.Takahashi, and T.Wada
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: (accepted)
• [雑誌論文] Joint Planetary and Astronomical Science with the Solar Power Sail Spacecraft (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Matsuura, H.Yano, D.Yonetoku, R.Funase, O.Mori, Y.Shirasawa, and Solar Sail WG
  • 雑誌名: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan 巻: 12, ists29 ページ: Tr_1-5
• [雑誌論文] Low-Resolution Spectrum of the Extragalactic Background Light with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Tsumura, T.Matsumoto, S.Matsuura, I.Sakon, and T.Wada
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 65, 121 ページ: 7
• [雑誌論文] Low-Resolution Spectrum of the Diffuse Galactic Light and 3.3um PAH emission with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Tsumura, T.Matsumoto, S.Matsuura, I.Sakon, M.Tanaka, and T.Wada
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 65, 120 ページ: 7
• [雑誌論文] Low-Resolution Spectrum of the Zodiacal Light with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Tsumura, T.Matsumoto, S.Matsuura, J.Pyo, I.Sakon, and T.Wada
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 65, 119 ページ: 13
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : the Narrow Band Spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: P.M.Korngut, T.Renbarger, T.Arai, J.Battle, J.Bock, S.W.Brown, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, A.Lanz, D.H.Lee, L.R.Levenson, K.R.Lykke, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, U.W.Nam, B.Shultz, A.W.Smith, I.Sullivan, K.Tsumura, T.Wada, and M.Zemcov
  • 雑誌名: Astrophys. J. Suppl. 巻: 207 ページ: 34(12)
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : The Low Resolution Spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Tsumura, T.Arai, J.Battle, J.Bock, S.Brown, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, D.H.Lee, L.R.Levenson, K.Lykke, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, K.Murata, U.W.Nam, T.Renbarger, A.Smith, I, Sullivan, K.Suzuki, T.Wada, and M.Zemcov
  • 雑誌名: Astrophys. J. Suppl. 巻: 207 ページ: 33(12)
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : The Wide-Field Imagers (2013)
  • 著者名/発表者名: J.Bock, I.Sullivan, T.Arai, J.Battle, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, A.C.Lam, D.H.Lee, L.R.Levenson, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, K.Mitchell-Wynne, U.W.Nam, T.Renbarger, J.Smidt, K.Suzuki, K.Tsumura, T.Wada, and M.Zemcov
  • 雑誌名: Astrophys. J. Suppl. 巻: 207 ページ: 32(14)
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : A Sounding Rocket Payload to Study the Near Infrared Extragalactic Background Light (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Zemcov, K.Tsumura, T.Arai, J.Battle, J.Bock, S.Brown, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, M.G.Kim, D.H.Lee, L.R.Levenson, K.Lykke, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, K.Murata, U.W.Nam, T.Renbarger, A.Smith, I, Sullivan, K.Suzuki, and T.Wada
  • 雑誌名: Astrophys. J. Suppl. 巻: 207 ページ: 31(16)
• [雑誌論文] Brightness and Fluctuation of the Mid-Infrared Sky from AKARI Observations towards the North Ecliptic Pole (2012)
  • 著者名/発表者名: J.Pyo, T.Matsumoto, W.-S.Jeong, and S.Matsuura
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 760 ページ: 102-110
• [雑誌論文] Search for Radiative Decays of Cosmic Background Neutrino using Cosmic Infrared Background Energy Spectrum (2012)
  • 著者名/発表者名: S.-H.Kim, K.Takemasa, Y.Takeuchi, and S.Matsuura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 ページ: 024101-024108 (8)
• [雑誌論文] AKARI observation of the fluctuation of the near-infrared background (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsumoto, H.J.Seo, W.-S.Jeong, H.M.Lee, S.Matsuura, H.Matsuhara, S.Oyabu, T.Wada
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 742 ページ: 124-134
• [雑誌論文] Detection of the Cosmic Far-Infrared Background in AKARI Deep Field South (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Matsuura, M.Shirahata, M.Kawada, T.T.Takeuchi, D.Burgarella, D.L.Clements, W.-S.Jeong, H.Hanami, S.A.Khan, H.Matsuhara, T.Nakagawa, S.Oyabu, C.P.Pearson, A.Pollo, S.Serjeant, T.Takagi, and G.White
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 737 ページ: 2-20
• [雑誌論文] Analysis of Dark Data of the PICNIC IR Arrays in the CIBER (2010)
  • 著者名/発表者名: D.-H.Lee, M.-G.Kim, K.Tsumura, M.Zemcov, U.W.Nam, J.Bock, J.Battle, V.Hristov, T.Renbarger, T.Matsumoto, I.Sullivan, L.R.Levenson, P.Mason, S.Matsuura, and G.H.Kim
  • 雑誌名: Journal of astronomy and space sciences 巻: 27 ページ: 401-406
• [雑誌論文] Observations of the near-infrared spectrum of the zodiacal light with CIBER (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tsumura, J.Battle, J.Bock, A.Cooray, V.Hristov, B.Keating, D.-H.Lee, L.Levenson, P.Mason, T.Matsumoto, S.Matsuura, U.-W.Nam, T.Renbarger, I.Sullivan, K.Suzuki, T.Wada, and M.Zemcov
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 719 ページ: 394-402
• [雑誌論文] Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) : A Probe of Extragalactic Background Light from Reionization (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Cooray, J.Bock, M.Kawada, B.Keating, D.-H.Lee, L.Levenson, T.Matsumoto, S.Matsuura, T.Renbarger, I.Sullivan, K.Tsumura, T.Wada, and M.Zemcov
  • 雑誌名: THE FIRST STARS AND GALAXIES : CHALLENGES FOR THE NEXT DECADE. AIP Conference Proceedings 巻: Volume 1294 ページ: 166-172
• [学会発表] CIBER による宇宙近赤外線背景放射の観測-大気光差し引き方法の改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西陽介
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-2 : 開発状況の報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白旗麻衣
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] CIBER/LRS による近赤外線波長域におけるDiffuse Galactic Lightの分光観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新井俊明
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] 赤外線天文衛星「あかり」による宇宙近赤外線背景放射スペクトル (2013)
  • 著者名/発表者名: 津村耕司
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] ロケット実験CIBER - 第4回(最終)実験報告 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] ロケット実験CIBER-2 開発状況の報告 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白旗麻衣
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] CIBER/LRS の黄道光観測による感度較正及び系統誤差の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西陽介
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] ソーラー電力セイルによるクルージング・ランデブー科学観測 : 深宇宙天文学から太陽系探査まで (2013)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2013-05-19
• [学会発表] 将来の近赤外背景放射観測装置への搭載に向けた光学結晶材料の低温屈折率測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西陽介
  • 学会等名: 日本天文学会2013年春期年会
  • 発表場所: 埼玉大学
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射の観測のためのロケット実験CIBER-2 : 開発の現状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 白旗麻衣
  • 学会等名: 日本天文学会2012年秋期年会
  • 発表場所: 大分大学
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] CIBER ロケット実験-第3回目観測の報告と観測データの評価- (2012)
  • 著者名/発表者名: 新井俊明
  • 学会等名: 日本天文学会2012年秋期年会
  • 発表場所: 大分大学
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] ロケット実験CIBER による宇宙赤外線背景放射スペクトルの観測(3) (2012)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 日本天文学会2012年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 第3回CIBER ロケット実験-偏光分光装置の性能評価実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新井俊明
  • 学会等名: 日本天文学会2012年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 「あかり」IRC 分光観測で検出された3.3μm PAH の銀河系内分布 (2011)
  • 著者名/発表者名: 津村耕司
  • 学会等名: 日本天文学会2011年秋季年会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-近赤外線偏光分光装置の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 新井俊
  • 学会等名: 日本天文学会2011年秋季年会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射観測ミッションの展望 : ロケット実験CIBERから背景放射探査機EXZIT へ (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 日本天文学会2010年秋季年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-第二回打上げへ-" (2010)
  • 著者名/発表者名: 新井俊明
  • 学会等名: 日本天文学会2010年秋季年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] CIBER/LRS による近赤外線黄道光分光観測から明らかになった近地球惑星間塵とS型小惑星との関連 (2010)
  • 著者名/発表者名: 津村耕司
  • 学会等名: 日本天文学会2010年秋季年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] あかりによる近赤外背景放射の揺らぎの観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本敏雄
  • 学会等名: 日本天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] あかりNEP-DEEP フィールドにおける宇宙近赤外線背景放射の揺らぎの角度スペクトルの測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村田一心
  • 学会等名: 日本天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] ロケット実験CIBER による宇宙赤外線背景放射スペクトルの観測(1)-装置較正と観測結果- (2010)
  • 著者名/発表者名: 新井俊明
  • 学会等名: 日本天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] ロケット実験CIBER による宇宙赤外線背景放射スペクトルの観測(2)-宇宙背景放射成分の検出- (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 天文学会2011年春季年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] 「あかり」衛星による遠赤外線宇宙背景放射ゆらぎの検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 日本天文学会2009年秋季年会
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 2009-09-15
• [備考] ① 本研究課題に関するホームページ
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/~matsuura/darkage/index_da.html
• [備考] ② 本領域研究に関するホームページ
  • URL: http://cbr.kek.jp/
• [備考] ① 報道発表"初期宇宙に大量のモンスター銀河発見" 2010年 於 東京大学 廿日出、河野、川辺、松浦 新聞各紙(神戸、日経、産経、毎日、読売、佐賀、山陰中央新報、京都、山形、北陸中日、岐阜、北國、岩手日報、北日本、東京、日刊県民福井、上毛、新潟日報、信濃毎日、秋田魁新報、静岡、サンケイエクスプレス、公明、朝日小学生)にて報道 (2)報道関連情報
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/press/press-2010-39_pre20100929_61ba4bf4.html
• [備考] ② NHK サイエンスZERO 宇宙の進化を解き明かせ～赤外線で見る星と銀河の神秘～2010年11月20日(土)[教育]午後10:00～午後10:35 (2)報道関連情報
  • URL: http://www.nhk.or.jp/zero/schedule/index.html
• [備考] ③ 報道発表 "「あかり」宇宙からの謎の遠赤外線放射を検出!" 2011年 JAXA 宇宙科学研究所 ISAS web page 松浦 Yahoo ニュース、マイコミジャーナル、アストロアーツ、天文ガイド等にて報道 (2)報道関連情報
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/ASTRO-F/Outreach/results/ADFS110810/adfs110810.html
• [備考] ④ 報道発表 "「あかり」が捉えた宇宙最初の光" 2011年 JAXA 宇宙科学研究所ISAS web page 松本、松浦ほか 読売新聞、産経MSN、日経新聞、Yahoo ニュース、マイコミジャーナル等にて報道 (2)報道関連情報
  • URL: http://thyme.ir.isas.jaxa.jp/ASTRO-F/Outreach/results/PR111021/pr111021.html
• [備考] ⑤ 報道発表 "何もない空を光らせるもの:「あかり」が空の赤外線成分の分離に成功" 2013年 JAXA 宇宙科学研究所 ISASweb page 津村ほか (2)報道関連情報
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/ASTRO-F/Outreach/results/PR131227/pr131227.html
• [備考] ⑥ 記者会見 "「ガリレオ衛星が「月食」中に謎の発光?すばる望遠鏡などで観測"2014年, 於 学術総合センター 東北大・宇宙研・東工大・北大 津村(東北大)ほか (2)報道関連情報
• [備考] ① JAXA 宇宙科学研究所では常時一般公開があり,申込めば閲覧可.また,毎年7月最終週の金土曜日の2日間は,特別公開として全研究部門が研究内容をポスターやデモ実験などで紹介.毎年2万人を超える来場者.宇宙科学や宇宙開発に関して直接対話する機会が多くある.2010年は,はやぶさの回収カプセル公開で来場者が多く,宇宙科学・技術への強い関心が寄せられた. (3)アウトリーチ活動
• [備考] ② JAXA 宇宙科学研究所では,「宇宙学校」として各地で一般向け講演会を開催している.2013年は,東大・駒場に於いて松浦周二がA03 に関する研究内容を紹介した. (3)アウトリーチ活動
• [備考] ③ JAXA 宇宙科学研究所では,一般読者向けにISAS メールマガジンを発行し、宇宙科学にまつわる研究や研究者の雑感を紹介. A03 の研究内容を310号(津村耕司)と344号,487号(松浦周二)で紹介した (3)アウトリーチ活動
  • URL: http://www.isas.jaxa.jp/j/mailmaga/index.shtml
• [備考] ④ JAXA 宇宙科学研究所・宇宙教育センターでは,学校等から申込などにより研究者と直接対話する機会を設けている.松浦周二は,研究とはどのような仕事かについて中学生と対話した.当人が対話内容について中学校の授業での研究レポートとして発表し,多くの興味をひいたとの報告を受けた. (3)アウトリーチ活動
• [備考] ⑤ JAXA 宇宙科学研究所の大学・研究機関連携室ではインターン生を受入れ教育している.2013年は,文系学部の大学生が宇宙研究者の仕事ぶり調査のため,松浦周二と新井俊明のインタビューを行い,記事としてまとめた. (3)アウトリーチ活動