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2022 年度 実施状況報告書

多波長データに基づく銀河団ダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03704
研究機関東邦大学

研究代表者

北山 哲  東邦大学, 理学部, 教授 (00339201)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
キーワード銀河団 / ミリ波サブミリ波 / X線
研究実績の概要

アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)を用いて、赤方偏移1付近に位置する二つの遠方銀河団 RCS J2319+0038 および HSC J0947-0119 を長時間観測した結果、これらの銀河団中の高温電離ガスによるスニヤエフ・ゼルドビッチ効果を高精度で検出し、その空間構造を明らかにすることに成功した。これにより、いずれの銀河団に対しても、中心部における圧力分布は、近傍宇宙で冷却コアをもつ銀河団の平均に比べて、はるかに緩やかであることがわかった。また、RCS J2319+0038 に対しては、X線天文衛星チャンドラのデータと組み合わせることで、同銀河団の温度と密度の空間分布を分離測定するとともに、エントロピーおよび冷却時間の空間分布を得た。この結果、RCS J2319+0038 中心部では、電離ガスが熱エネルギーを失って冷却されたコアを形成しつつあるが、その度合いは近傍宇宙におけるよりもはるかに弱いことが明らかになった。一方で、HSC J0947-0119 に関しては、すばる望遠鏡による可視光データなどと比較を行ったところ、冷却されたコアの兆候は得られず、銀河団衝突の強い影響を受けていることが示唆された。以上は、個別銀河団における熱力学的量の空間分布としては最遠方の宇宙における結果の一つであり、これらの銀河団が近傍宇宙とは大きく異なる性質をもつことを示している。

また、X線天文衛星 XMM-Newton による近傍銀河団 CIZA J1358.9-4750 の観測データを調査した結果、この銀河団中に従来知られていなかった衝撃波面の存在を明らかにすることに成功した。さらに、次世代電波分光器DESHIMA2.0を用いた銀河団観測の可能性についても定量的な評価を行い、今後の観測計画の立案に貢献した。

以上の成果は、いずれも査読付き論文として国際的な学術誌に掲載された。

現在までの達成度 (区分)
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

新しい研究成果が得られ、順次論文として発表しているため。

今後の研究の推進方策

これまでに得られた成果を、学会などで発表していくことを計画している。

次年度使用額が生じた理由

2020年度から2022年度にかけての新型コロナウィルス感染対策強化に伴い、対面での研究発表の機会が著しく減少したため、未使用額が発生した。2023年度の感染対策緩和後に、可能な範囲で研究発表等のために使用することを計画している。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] NASA/Goddard Space Flight Center/Rutgers University/National Radio Astronomy Observatory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NASA/Goddard Space Flight Center/Rutgers University/National Radio Astronomy Observatory
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Max-Planck-Institut fur Astrophysik/European Southern Observatory(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Planck-Institut fur Astrophysik/European Southern Observatory
  • [国際共同研究] Pontificia Universidad(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      Pontificia Universidad
  • [国際共同研究] University of KwaZulu-Natal/University of the Witwatersrand(南アフリカ)

    • 国名
      南アフリカ
    • 外国機関名
      University of KwaZulu-Natal/University of the Witwatersrand
  • [国際共同研究] Academia Sinica Institute/National Tsing Hua University(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Academia Sinica Institute/National Tsing Hua University
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      1
  • [雑誌論文] Galaxy clusters at z~1 imaged by ALMA with the Sunyaev-Zel'dovich effect2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kitayama, S. Ueda, N. Okabe, T. Akahori, M. Hilton, J. P. Hughes, Y. Ichinohe, K. Kohno, E. Komatsu, Y.-T. Lin, H. Miyatake, M. Oguri, C. Sifon, S. Takakuwa, M. Takizawa, T. Tsutsumi, J. van Marrewijk, E. J. Wollack
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 ページ: 311~337

    • DOI

      10.1093/pasj/psac110

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] XMM-Newton view of the shock heating in an early merging cluster, CIZA J1358.9-47502022

    • 著者名/発表者名
      Y. Omiya, K. Nakazawa, K. Matsushita, S. B. Kobayashi, N. Okabe, K. Sato, T. Tamura, Y. Fujita, L. Gu, T. Kitayama, T. Akahori, K. Kurahara, T. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 ページ: 37~51

    • DOI

      10.1093/pasj/psac087

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] DESHIMA 2.0: Development of an Integrated Superconducting Spectrometer for Science-Grade Astronomical Observations2022

    • 著者名/発表者名
      A. Taniguchi, T. J. L. C. Bakx, T. Kitayama (23番目), 他
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 209 ページ: 278~286

    • DOI

      10.1007/s10909-022-02888-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A broadband x-ray imaging spectroscopy in the 2030s: the FORCE mission2022

    • 著者名/発表者名
      Koji Mori, Takeshi G. Tsuru, Tetsu Kitayama (31番目), 他
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation

      巻: 12181 ページ: 1218122

    • DOI

      10.1117/12.2628772

    • 国際共著
  • [学会発表] VLBI 観測によるほうおう座銀河団中心の AGN 調査2023

    • 著者名/発表者名
      大木愛花, 沖野大貴, 赤堀卓也, 藏原昂平, 秦和弘, 本間 希樹, 永井洋, 新沼浩太郎, 北山哲, 上田周太朗, 石田学
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
  • [学会発表] 軟X線から硬X線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状 (15)2023

    • 著者名/発表者名
      森浩二, 武田彩希, 北山哲(14番目), 他 FORCE WG
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
  • [学会発表] 軟X線から硬X線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状 (14)2022

    • 著者名/発表者名
      森浩二, 武田彩希, 北山哲(15番目), 他 FORCE WG
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会

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公開日: 2023-12-25  

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