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2018 年度 実績報告書

宇宙再電離期の将来観測に向けた解析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16J01585
研究機関熊本大学

研究代表者

吉浦 伸太郎  熊本大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード宇宙再電離 / 21cm線 / 電波観測
研究実績の概要

宇宙再電離期の詳細な進化過程を探る上で、中性水素由来の21cm線は非常に有効な観測量である。再電離期からの21cm線が未検出であり、検出を妨げている銀河系や系外銀河由来の前景放射、観測装置の系統誤差を低減する手法を確立することが望まれている。そこで、前景放射を低減する解析方法として、21cm-CMB相互相関に着目した。その際、21cm線観測を目的とした電波望遠鏡であるMWAの観測データとPlanckのCMB温度分布を用いた。この研究で、21cm-CMB相互相関の観測のためには、観測誤差に寄与する銀河系の前景放射を差し引く必要があることがわかった。また、観測装置や電離層などの系統誤差の影響を調査し、現状の誤差に比べて電離層由来の系統誤差は無視できること、銀河系中心の寄与が非常に大きいことがわかった。
2018年初頭に、EDGES望遠鏡を用いて、再電離期より遠方の宇宙からの21cm線由来と思われる吸収線が報告された。これは、初代星の形成や進化を示唆する重要な発見であったが、検出された吸収線は標準的なモデルに比べて2-3倍強く、説明するためには特別な機構を仮定する必要がある。そこで、その吸収線の検証を目的として、MWAの低周波観測データの解析に着手した。特に、フーリエ空間での3点相関であるバイスペクトル解析を行った。この研究で、低周波の前景放射の非ガウス性が弱いこと、特定のフーリエ空間上に前景放射の影響の弱い領域があることがわかった。さらに、MWAの観測データを用いれば、今後より深い観測で理論モデルの検証が可能であることがわかった。

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

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] The University of Melbourne/Curtin University(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      The University of Melbourne/Curtin University
  • [雑誌論文] Detectability of the 21-cm signal during the epoch of reionization with 21-cm Lyman α emitter cross-correlation I2018

    • 著者名/発表者名
      Kubota Kenji、Yoshiura Shintaro、Takahashi Keitaro、Hasegawa Kenji、Yajima Hidenobu、Ouchi Masami、Pindor B、Webster R L
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 479 ページ: 2754~2766

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1471

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of EDGES 21-cm global signal on the primordial power spectrum2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura Shintaro、Takahashi Keitaro、Takahashi Tomo
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 ページ: 0

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.98.063529

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of systematics effects on the cross power spectrum of 21cm line and cosmic microwave background using Murchison Widefield Array data2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiura S、Ichiki K、Pindor B、Takahashi K、Tashiro H、Trott C M
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 483 ページ: 2697~2711

    • DOI

      10.1093/mnras/sty3248

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] MWA超低周波電波のデータ解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      銀河進化と遠方宇宙
  • [学会発表] MWA観測データを用いた21cm-CMB相互相関解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム2018
  • [学会発表] 電波干渉計による21cm線観測の困難2018

    • 著者名/発表者名
      吉浦伸太郎
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Systematic Effects on 21cm-CMB Cross Correlation2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      Science at Low Frequencies V Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Bispectrum analysis at cosmic dawn and deionization using MWA data2018

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura
    • 学会等名
      MWA Project Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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