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2018 年度 実績報告書

超遠方クェーサーを用いた初代ブラックホール形成と宇宙再電離の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H03645
研究機関東京大学

研究代表者

柏川 伸成  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00290883)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード初期宇宙 / ブラックホール / 宇宙再電離 / 銀河形成 / 銀河共進化
研究実績の概要

本研究では、すばる望遠鏡の大集光力と広視野撮像機能を駆使した系統的かつ独創的な手法によって、I)赤方偏移7を超える超遠方QSOを多数発見し、またII)赤方偏移6付近の遠方QSOの特に暗い種族の統計的サンプルを構築することを目的とする。これらはいずれも技術的な問題によりこれまでその達成が不可能であった。これにより、現代天文学の大問題となっている、1)初代ブラックホールの形成過程、及び、2)宇宙再電離の過程、を解明する。これら初期宇宙に関する2つの未解決過程について初めて実効的な観測のメスを入れ、飛躍的な理解を得ることが、本研究の2本の大きな柱である。海外の同様な観測計画に対して既にリードしているこれまでの研究をさらに発展させ、周辺分野に波及するような初期宇宙の研究におけるブレークスルーを狙う。
昨年度に引き続き、撮像観測からクェーサー候補を選択し、追観測することによって確定されたクェーサーサンプルを増やすという作業を精力的に行った。その結果、従来の研究に比べて100倍暗い遠方クェーサーを89個(これまで見つかっていた個数は2個)に大きく増加させることができた。これらのサンプルをもとに光度関数の評価を行い、宇宙再電離に与える示唆、また赤方偏移7を超える超遠方QSOの発見を成果論文としてまとめた。また電波追観測および近赤外追観測によって、母銀河の力学的質量の測定とブラックホール質量測定を行い、銀河との共進化、および初期ブラックホール進化についての知見を成果論文として出版した。
一方、平行して進めている初期銀河団探査についてもさらにサンプルを増やし、分光対観測を行っている。
3年前から新たな着想に基づいた赤方偏移7を超えるより遠いクェーサーを検出するための観測装置開発計画を進めている。最終目標スペックはまだ得られていないものの、一定の検出器性能を達成することができた。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ブラジル国立天文台(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      ブラジル国立天文台
  • [国際共同研究] プリンストン大学/カルフォルニア大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      プリンストン大学/カルフォルニア大学
  • [雑誌論文] Suppression of Low-mass Galaxy Formation around Quasars at z~2-32019

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama Hisakazu、Kashikawa Nobunari、Overzier Roderik、Toshikawa Jun、Onoue Masafusa、Ishikawa Shogo、Kubo Mariko、Ito Kei、Namiki Shigeru、Liang Yongming
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 870 ページ: 45~45

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaef7b

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Measurement of Quasar Outflow Wind Acceleration2019

    • 著者名/発表者名
      Misawa Toru、Eracleous Michael、Charlton Jane C.、Kashikawa Nobunari
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 870 ページ: 68~68

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaf0fe

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of the First Low-luminosity Quasar at z > 72019

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Yoshiki、Onoue Masafusa、Kashikawa Nobunari et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 872 ページ: L2~L2

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab0216

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of HI absorption associated with the z = 3.1 large-scale proto-cluster and characteristic structures with AGNs sculptured over Gpc scale in the SSA22 field2019

    • 著者名/発表者名
      Hayashino T、Inoue A K、Kousai K、Kashikawa N、Mawatari K、Matsuda Y、Tejos N、Prochaska J X、Iwata I、Noll S、Burgarella D、Yamada T、Akiyama M
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 484 ページ: 5868~5868

    • DOI

      10.1093/mnras/stz388

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large-scale Environment of a z = 6.61 Luminous Quasar Probed by Lyα Emitters and Lyman Break Galaxies2018

    • 著者名/発表者名
      Ota Kazuaki、Venemans Bram P.、Taniguchi Yoshiaki、Kashikawa Nobunari、Nakata Fumiaki、Harikane Yuichi、Ba?ados Eduardo、Overzier Roderik、Riechers Dominik A.、Walter Fabian、Toshikawa Jun、Shibuya Takatoshi、Jiang Linhua
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 856 ページ: 109~109

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aab35b

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). III. Star formation properties of the host galaxies at z~6 studied with ALMA2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi Takuma、Onoue Masafusa、Shirakata Hikari、Nagao Tohru、Kohno Kotaro、Matsuoka Yoshiki、Imanishi Masatoshi、Strauss Michael A、Kashikawa Nobunari et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 36~36

    • DOI

      10.1093/pasj/psy026

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). IV. Discovery of 41 Quasars and Luminous Galaxies at 5.7<z<6.92018

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Yoshiki、Iwasawa Kazushi、Onoue Masafusa、Kashikawa Nobunari et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 237 ページ: 5~5

    • DOI

      10.3847/1538-4365/aac724

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] CHORUS. II. Subaru/HSC Determination of the Lyα Luminosity Function at z = 7.0: Constraints on Cosmic Reionization Model Parameter2018

    • 著者名/発表者名
      Itoh Ryohei、Ouchi Masami、Zhang Haibin、Inoue Akio K.、Mawatari Ken、Shibuya Takatoshi、Harikane Yuichi、Ono Yoshiaki、Kusakabe Haruka、Shimasaku Kazuhiro、Fujimoto Seiji、Iwata Ikuru、Kajisawa Masaru、Kashikawa Nobunari、Kawanomoto Satoshi、Komiyama Yutaka、Lee Chien-Hsiu、Nagao Tohru、Taniguchi Yoshiaki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 867 ページ: 46~46

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aadfe4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). V. Quasar Luminosity Function and Contribution to Cosmic Reionization at z = 62018

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Yoshiki、Strauss Michael A.、Kashikawa Nobunari et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 869 ページ: 150~150

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaee7a

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A systematic search for protoclusters based on Subaru/HSC survey2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Toshikawa
    • 学会等名
      Panchromatic Panoramic Studies of Galaxy Clusters: from HSC to PFS and ULTIMATE
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The brightest UV-selected galaxies in protoclusters at z~4: Ancestors of Brightest Cluster Galaxies?2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Ito
    • 学会等名
      Panchromatic Panoramic Studies of Galaxy Clusters: from HSC to PFS and ULTIMATE
    • 国際学会
  • [学会発表] 赤方偏移4から5における原始銀河団とその周囲の大規模構造2019

    • 著者名/発表者名
      利川潤
    • 学会等名
      日本天文学会2019年春季年会
  • [学会発表] HSC広視野撮像観測によるz~4におけるproto-Brightest Cluster Galaxy探査2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤慧
    • 学会等名
      日本天文学会2019年春季年会
  • [学会発表] Search for massive LAE overdensities traced by IGM to study their coorelation at z~2.22019

    • 著者名/発表者名
      Liang, Yongming
    • 学会等名
      日本天文学会2019年春季年会
  • [学会発表] 宇宙再電離期における暗いクェーサー周囲の電離状況2019

    • 著者名/発表者名
      石本梨花子
    • 学会等名
      日本天文学会2019年春季年会
  • [学会発表] クェーサー紫外放射による銀河周辺物質への影響2018

    • 著者名/発表者名
      内山久和
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
  • [学会発表] High-z protocluster survey by Subaru/HSC2018

    • 著者名/発表者名
      Nobunari Kashikawa
    • 学会等名
      Chile-Japan Academic Forum 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 超遠方宇宙に大量の巨大ブラックホールを発見 すばる望遠鏡の最新鋭カメラで稀少天体を発見

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/articles/z0508_00112.html

  • [備考] 超遠方宇宙に大量の巨大ブラックホールを発見

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/6291/

  • [備考] 研究室の扉「初期の宇宙に大量のブラックホールがあった」

    • URL

      https://youtu.be/3EjFB4kAJFw

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公開日: 2019-12-27  

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