近赤外分光観測と計算機シミュレーションで探る銀河の形成と進化

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14J03216
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 柏野 大地 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• キーワード: 銀河進化 / 銀河形成

研究実績の概要

平成27年度は、すばる望遠鏡近赤外多天体分光観測装置FMOSで観測した、約1100個の遠望星形成銀河のスペクトルデータベースを構築し、カタログを公開した (Silverman, Kashino et al. 2015, ApJS, 220, 12) 。また、これらのデータを用いて、(1) 星間ガス（特に電離ガス）の性質の解明と(2) 銀河のクラスタリング（集団化）の定量化を行った。

(1) 我々は星形成領域から放射される特徴的なスペクトル輝線の強度を測定し、約90億年前の銀河の電離ガスの状態は、現在の近傍宇宙に見られる一般的な銀河と大きく異なり、高い電離ガス密度と激しい励起状態にあることを明らかにした。このことは近年、多くの研究で指摘されていることであるが、我々は偏りの少ないサンプルを用いて、その時代の一般的な銀河集団の性質を明らかにした。また、理論モデルと比較を行い、そのようなガスの状態がionization parameterと呼ばれる、大質量星が放射する電離光子フラックスの指標となる物理量の増大によって引き起こされていることを明らかにした。これらの結果は論文にまとめ、2016年4月にAstrophysical Journal誌に投稿した。

(2) 我々の観測で得られた約500個の銀河について、銀河の2点相関関数を測定し、0.05Mpcから20Mpcスケールにおいて、強いクラスタリングシグナルを検出した。我々は分光観測により赤方偏移（=銀河までの距離）を正確に測定し、天球面上の位置に距離を加えた3次元の情報を用いて解析を行った。また、観測データを宇宙論的な構造形成の枠組みで解釈するため、得られた相関関数を、Halo Occupation Distributionモデルでフィットし、ダークマターハローの性質を調べた。

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

2015年度は当研究課題開始以来得られた大量のデータをカタログ化し、出版することができた。また、これらのデータに基づき、二つの大きなテーマを同時に推進し、ともに概ね満足できる成果が得られている。

今後の研究の推進方策

今後は銀河進化に置ける環境効果に着目し、研究を進める。まずは、銀河クラスタリングの解析結果を論文にまとめ出版する（2016年夏まで）。また、新しく得られたデータを詳細に解析し、輝線フラックスなどを測定し、カタログのアップデートを行う。銀河の金属量、星形成率、星質量の関係を、解析的な銀河進化モデルで解釈し、銀河進化を広い赤方偏移範囲で説明できるモデルの制限を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] A HIGHER EFFICIENCY OF CONVERTING GAS TO STARS PUSHES GALAXIES AT z~1.6 WELL ABOVE THE STAR-FORMING MAIN SEQUENCE (2015)
  • 著者名/発表者名: Silverman, J. D. Daddi, E. Rodighiero, G. Rujopakarn, W. Sargent, M. Renzini, A. Liu, D. Feruglio, C. Kashino, D. Sanders, D. Kartaltepe, J. Nagao, T. Arimoto, N. Berta, S. Bethermin, M. Koekemoer, A. Lutz, D. Magdis, G. Mancini, C. Onodera, M. Zamorani, G.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 812 ページ: L23
  • DOI: 10.1088/2041-8205/812/2/L23
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] THE FMOS-COSMOS SURVEY OF STAR-FORMING GALAXIES AT z~1.6. III. SURVEY DESIGN, PERFORMANCE, AND SAMPLE CHARACTERISTICS (2015)
  • 著者名/発表者名: Silverman, J. D. Kashino, D. Sanders, D. Kartaltepe, J. S. Arimoto, N. Renzini, A. Rodighiero, G. Daddi, E. Zahid, J. Nagao, T. Kewley, L. J. Lilly, S. J. Sugiyama, N. Baronchelli, I. Capak, P. Carollo, C. M. Chu, J. Hasinger, G. Ilbert, O. Juneau, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 220 ページ: 12
  • DOI: 10.1088/0067-0049/220/1/12
  • 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] REST-FRAME OPTICAL EMISSION LINES IN FAR-INFRARED-SELECTED GALAXIES AT z<1.7 FROM THE FMOS-COSMOS SURVEY (2015)
  • 著者名/発表者名: Kartaltepe, Jeyhan S. Sanders, D. B. Silverman, J. D. Kashino, D. Chu, J. Zahid, H. Hasinger, G. Kewley, L. Matsuoka, K. Nagao, T. Riguccini, L. Salvato, M. Schawinski, K. Taniguchi, Y. Treister, E. Capak, P. Daddi, E. Ohta, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 806 ページ: L35
  • DOI: 10.1088/2041-8205/806/2/L35
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The FMOS-COSMOS Survey: Physical conditions of interstellar medium of z~1.6 galaxies (2016)
  • 著者名/発表者名: 柏野大地
  • 学会等名: From Stellar Evolution to Galaxy Formation
  • 発表場所: 長野県 八ヶ岳高原ロッジ
  • 年月日: 2016-03-07 – 2016-03-09
• [学会発表] The FMOS-COSMOS survey: Exploring the ISM properties of high-z active galaxies (2015)
  • 著者名/発表者名: 柏野大地
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-09
• [学会発表] Connection between dark matter and star-forming galaxies at z~1.6 in COSMOS (2015)
  • 著者名/発表者名: 柏野大地
  • 学会等名: 第2回銀河進化研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-06-03 – 2015-06-05