すばる望遠鏡の補償光学を用いた高解像度Paα輝線観測による銀河進化過程の解剖

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13588
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 小山 佑世 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (40724662)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 銀河進化 / 星形成 / 爆発的星形成銀河 / すばる望遠鏡 / 補償光学

研究実績の概要

本研究では、近傍宇宙の星形成銀河から放出されるPaα輝線を空間的に分解し、銀河内部で起きている塵に埋もれた星形成活動を空間的に分解して調べることを目指している。二年目となる今年度は、昨年度に製作した波長1.98ミクロン帯の赤外線を透過する狭帯域フィルターを、すばる望遠鏡の観測所スケジュールと調整のうえ、赤外線観測装置IRCSへ無事に搭載完了し、同フィルターをすばる望遠鏡の一般共同利用に公開した。現在、その新規フィルターと補償光学を併用する近傍銀河の観測提案を、すばる望遠鏡の2020年度後半期(S20B期)の共同利用観測に提出しているところである。この観測提案の準備にあたり、我が国の赤外線天文衛星「あかり」やWISEによる中間赤外線および遠赤外線の全天サーベイのデータとスローンデジタルスカイサーベイなどの可視光域における大規模な撮像分光サーベイのデータを調査し、本研究で製作した新しい狭帯域フィルターでPaα輝線が捉えられる赤方偏移帯(z=0.05-0.06)にあり、かつすばる望遠鏡の188素子補償光学(AO188)を用いた観測に必要な明るい星が近くにあるターゲット銀河を選び出す方法を確立することができた。2020年度にはすばる望遠鏡のレーザーガイド星システムのアップグレードが見込まれており、これを用いてより大規模な提案を行う準備が整ったといえる。また関連する研究として、プランク衛星による全天サーベイで検出されたサブミリ波点源をすばる望遠鏡のMOIRCSの狭帯域フィルターで観測した結果、赤方偏移2(約100億年前)の宇宙で活発な星形成を行う銀河が強く群れた領域であることが示された。本研究課題では近傍銀河を主な研究対象としているが、全天から選ばれる遠赤外線天体にこのような遠方銀河の集団が含まれていることに注意が必要である。

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

本研究の中心となるすばる望遠鏡の赤外線観測装置IRCSの新規狭帯域フィルターの開発、およびその装置への取り付けが予定どおり進み、そのフィルターを使った観測提案をすばる望遠鏡に提出できていることから、順調に進展していると考える。既存フィルターで取得されたデータの解析も着実に進めているが、来年度に新規フィルターを用いたデータが取られることを考慮し、こちらの論文化を急ぐ必要がある。

今後の研究の推進方策

最終年度となる2020年度は、本研究課題で製作し、すばる望遠鏡の観測装置への搭載が実現した狭帯域フィルター(NB1984)を用いた近傍銀河のPaα輝線観測を実行し、そのデータ解析を進めること、また並行して既存データの解析と論文化を行うことを目指す。データ取得という点については、現在提案中であるすばる望遠鏡の共同利用観測時間の採否、また無事に採択された場合も天候や装置トラブルなどのリスクもあるため不定性があるが、その場合も既存データの解析を進めて結果を論文化する予定である。

次年度使用額が生じた理由

既存データの解析状況、および新型コロナウイルスの感染拡大の状況を鑑みて年度内に国内で行う予定であった本研究のデータ解析についての打合せを次年度に行うことにしたため、ハワイ観測所から日本へ出張する旅費一回分に相当する予算が次年度に繰り越されている。繰り越した予算も研究打合せに参加するためのハワイ-日本間の旅費として使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Quantifying the Effect of Field Variance on the Hα Luminosity Function with the New Numerical Galaxy Catalog (ν2GC) (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogura Kazuyuki、Nagashima Masahiro、Shimakawa Rhythm、Hayashi Masao、Kobayashi Masakazu A. R.、Oogi Taira、Ishiyama Tomoaki、Koyama Yusei、Makiya Ryu、Okoshi Katsuya、Onodera Masato、Shirakata Hikari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 895 ページ: 9～9
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab8631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinematics of disk galaxies in (proto-)clusters at z = 1.5 (2020)
  • 著者名/発表者名: Bohm A.、Ziegler B. L.、Perez-Martinez J. M.、Kodama T.、Hayashi M.、Maier C.、Verdugo M.、Koyama Y.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 633 ページ: A131～A131
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201935527
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ULTIMATE-Subaru: enhancing the Subaru's wide-field capability with GLAO (2020)
  • 著者名/発表者名: Minowa Yosuke、Koyama Yusei、Ono Yoshito H.、Tanaka Ichi、Hattori Takashi、Clergeon Christophe S.、Akiyama Masayuki、Kodama Tadayuki、Motohara Kentaro、Rigaut Francois、d'Orgeville Celine、Wang Shiang-Yu、Yoshida Michitoshi
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11203 ページ: 112030G～112030G
  • DOI: 10.1117/12.2560539
  • 国際共著
• [雑誌論文] Do Galaxy Morphologies Really Affect the Efficiency of Star Formation During the Phase of Galaxy Transition? (2019)
  • 著者名/発表者名: Koyama Shuhei、Koyama Yusei、Yamashita Takuji、Hayashi Masao、Matsuhara Hideo、Nakagawa Takao、Namiki Shigeru V.、Suzuki Tomoko L.、Fukagawa Nao、Kodama Tadayuki、Lin Lihwai、Morokuma-Matsui Kana、Shimakawa Rhythm、Tanaka Ichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 874 ページ: 142～142
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0e75
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Environmental impacts on molecular gas in protocluster galaxies at z~2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadaki Ken-ichi、Kodama Tadayuki、Hayashi Masao、Shimakawa Rhythm、Koyama Yusei、Lee Minju、Tanaka Ichi、Hatsukade Bunyo、Iono Daisuke、Kohno Kotaro、Matsuda Yuichi、Suzuki Tomoko L、Tamura Yoichi、Toshikawa Jun、Umehata Hideki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 40～40
  • DOI: 10.1093/pasj/psz005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Spectroscopic Study of a Rich Cluster at z = 1.52 with Subaru and LBT: The Environmental Impacts on the Mass-Metallicity Relation (2019)
  • 著者名/発表者名: Namiki Shigeru V.、Koyama Yusei、Hayashi Masao、Tadaki Ken-ichi、Kashikawa Nobunari、Onodera Masato、Shimakawa Rhythm、Kodama Tadayuki、Tanaka Ichi、N. M. Forster-Schreiber、Kurk Jaron、Genzel R.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 ページ: 118～118
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1b6c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Searches for Population III pair-instability supernovae: Predictions for ULTIMATE-Subaru and WFIRST (2019)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J、Wong Kenneth C、Koyama Yusei、Tanaka Masaomi、Oguri Masamune、Hilbert Stefan、Nomoto Ken’ichi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 59～59
  • DOI: 10.1093/pasj/psz035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Searches for Population III pair-instability supernovae: Impact of gravitational lensing magnification (2019)
  • 著者名/発表者名: Wong Kenneth C、Moriya Takashi J、Oguri Masamune、Hilbert Stefan、Koyama Yusei、Nomoto Ken’ichi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 60～60
  • DOI: 10.1093/pasj/psz037
  • 査読あり
• [雑誌論文] The submillimetre view of massive clusters at z~0.8-1.6 (2019)
  • 著者名/発表者名: Cooke E A、Smail Ian、Stach S M、Swinbank A M、Bower R G、Chen Chian-Chou、Koyama Y、Thomson A P
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 486 ページ: 3047～3058
  • DOI: 10.1093/mnras/stz955
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Extended star-forming regions within galaxies in a dense proto-cluster core at z = 2.53 (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Tomoko L、Minowa Yosuke、Koyama Yusei、Kodama Tadayuki、Hayashi Masao、Shimakawa Rhythm、Tanaka Ichi、Tadaki Ken-ichi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 69～69
  • DOI: 10.1093/pasj/psz047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Halo concentration, galaxy red fraction, and gas properties of optically defined merging clusters (2019)
  • 著者名/発表者名: Okabe Nobuhiro、Oguri Masamune、Akamatsu Hiroki、Hamabata Akinari、Nishizawa Atsushi J、Medezinski Elinor、Koyama Yusei、Hayashi Masao、Okabe Taizo、Ueda Shutaro、Mitsuishi Ikuyuki、Ota Naomi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 79～79
  • DOI: 10.1093/pasj/psz059
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The whole picture of the large-scale structure of the CL1604 supercluster at z ~ 0.9 (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Masao、Koyama Yusei、Kodama Tadayuki、Komiyama Yutaka、Lin Yen-Ting、Miyazaki Satoshi、Shimakawa Rhythm、Suzuki Tomoko L、Tanaka Ichi、Yamamoto Moegi、Yamamoto Naoaki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 112～112
  • DOI: 10.1093/pasj/psz097
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Queue Mode Software for Subaru Telescope (2019)
  • 著者名/発表者名: Jeschke, Eric、 Kackley, Russell、 Inagaki, Takeshi、 Yeh, Sherry、 Pyo, Tae-Soo、 Nakata, Fumiaki、 Iwata, Ikuru、 Finet, Francois、 Koshida, Shintaro、 Helminiak, Kristoph、 Koyama, Yusei、 Onodera, Masato、 Arimoto, Nobuo
  • 雑誌名: ASP Conference Series 巻: 521 ページ: 523～523
  • 国際共著
• [学会発表] Panoramic views of distant (proto-)clusters with Subaru: from Hyper Suprime-Cam to ULTIMATE (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusei Koyama
  • 学会等名: First galaxies, First structures
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ULTIMATE-Subaru: TMT時代に向けたすばる望遠鏡の赤外線広視野戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山佑世
  • 学会等名: 日本天文学会2019年度秋季年会
• [学会発表] ULTIMATE-Subaru: toward the bright future of Subaru (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山佑世
  • 学会等名: 2019年度光赤天連シンポジウム
• [備考] 研究代表者のウェブサイト
  • URL: https://www.naoj.org/staff/koyama/homepage/index.html