宇宙進化を決定づける赤外線銀河のガス・ダストと星形成メカニズムの解明

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K23462
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 稲見 華恵 広島大学, 宇宙科学センター, 助教 (20841943)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• キーワード: 銀河進化 / 銀河形成 / 星形成 / 銀河ガス

研究実績の概要

主にALMA望遠鏡のデータを用い、遠方宇宙で星形成を行っている銀河の性質の調査を行った。ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールドでの深宇宙サーベイ観測により、当初の計画通り、星形成の原料となるガスの輝線を検出し、放射強度を測定した。また、輝線を検出した銀河の星形成率と星質量を求め、これらの性質とガスの関係を調べた。約100億年弱前の宇宙でのガス質量と星質量の相関関係に新たな制限をつけることができた。理論モデルを得意とする共同研究者とも協力し、モデルとの比較も行ったところ、銀河がもつガス質量は予測された結果とほぼ同じ傾向を示したが、実際の測定値の方が平均的に大きな値が得られた。これらの初期成果を招待講演を含む国際学会にて発表した。来年度には国際査読論文誌にて発表される予定である。

他にも、本研究が今後寄与できる2021年3月打ち上げを目指すジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡について、国内ワークショップも2020年3月に開催した。新型コロナウイルス拡大の影響により残念ながら現地開催は叶わなかったが、遠隔(オンライン)開催し当初目標としていた40名の参加を上回る50名の参加があった。

また、本研究を通して将来計画の発展が期待されるSPICA宇宙望遠鏡計画への貢献も行い、搭載予定の観測装置の公差解析、および、新たに開発された赤外線フィルターの評価を行った。公差解析の成果は欧州宇宙機関に報告され望遠鏡の設計に寄与した。赤外線フィルターの評価は、透過率を測定することにより極低温に冷やした後に破損が生じないか実験を行った。

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

現時点ではほぼ計画通りに研究課題は行われている。データも手元に揃っており、解析も順調である。
ただし、当初予定していた2020年2月および3月の出張が新型コロナウイルス拡大の影響により取りやめとなり、国内外の共同研究者との対面による議論を行うことができていない。そのため、2020年中盤から後半にかけて遅れが生じる可能性がある。また、同様に新型コロナウイルス拡大の影響により、本研究課題で重要な位置を占めるALMA望遠鏡の2020年の観測プロポーザル公募が中止された。ゆえに継続したデータ取得が困難となった。

今後の研究の推進方策

初年度に解析した結果を国際査読論文誌にて発表をすることを目指す。また、手元に揃っている他のデータについても解析を進め、銀河の物理的性質についての理解を深め、それが星形成に与える影響を探る。新型コロナウイルスによる影響が落ち着くまでは、共同研究者との議論を出来るだけオンラインで綿密に行い、その後に遅れを取り戻せるよう万全の準備をする。
引き続き、日本国内でのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測を促進する活動を行い、SPICA宇宙望遠鏡計画にも協力する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス拡大の影響により、当初2-3月に予定していた国内外への学会や研究打ち合わせが相次いでキャンセルとなり、次年度使用額が生じた。次年度ではこの遅れを取り戻せるよう、新型コロナウイルスによる影響が落ち着くまでは学会発表および研究打ち合わせに向けた準備をし、状況に応じてスムーズに研究計画を遂行する。また、次年度では、初年度で得られた研究成果の国際的認知度を上げるためにも、国際査読論文誌への投稿料、国際会議や国際共同研究の会合への出席・発表のための旅費を中心に助成金を使用する計画である。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute for Astronomie/Max-Planck-Institut for Radioastronomie(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute for Astronomie/Max-Planck-Institut for Radioastronomie
• [国際共同研究] CRAL/IRAP(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CRAL/IRAP
• [国際共同研究] Leiden University(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Leiden University
• [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: California Institute of Technology
• [国際共同研究] University of Crete(ギリシャ)
  • 国名: ギリシャ
  • 外国機関名: University of Crete
• [雑誌論文] The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: The Cosmic Dust and Gas Mass Densities in Galaxies up to z~3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Magnelli, Boogaard, Decarli, Gonzalez-Lopez, Novak, Popping, Smail, Walter, Aravena, Assef, Bauer, Bertoldi, Carilli, Cortes, Cunha, Daddi, Diaz-Santos, Inami, Ivison, Fevre, Oesch, Riechers, Rix, Sargent, Werf, Wagg, and Weiss
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 ページ: 66
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab7897
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The main sequence of star-forming galaxies - II. A non-evolving slope at the high-mass end (2019)
  • 著者名/発表者名: Popesso, Morselli, Concas, Schreiber, Rodighiero, Cresci, Belli, Ilbert, Erfanianfar, Mancini, Inami, Dickinson, Pannella, and Elbaz
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 490 ページ: 5285-5299
  • DOI: 10.1093/mnras/stz2635
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: Constraining Cumulative CO Emission at 1<~z<~4 with Power Spectrum Analysis of ASPECS LP Data from 84 to 115 GHz (2019)
  • 著者名/発表者名: Uzgil, Carilli, Lidz, Walter, Thyagarajan, Decarli, Aravena, Bertoldi, Cortes, Gonzalez-Lopez, Inami, Popping, Riechers, Van der Werf, Wagg, and Weiss
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 ページ: 37
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab517f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New criteria for the selection of galaxy close pairs from cosmological simulations: evolution of the major and minor merger fraction in MUSE deep fields (2019)
  • 著者名/発表者名: Ventou, Contini, Bouch, Epinat, Brinchmann, Inami, Richard, Schroetter, Soucail, Steinmetz, and Weilbacher
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 631 ページ: A87
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201935597
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: Nature and Physical Properties of Gas-mass Selected Galaxies Using MUSE Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Boogaard, Decarli, Gonzalez-Lopez, van der Werf, Walter, Bouwens, Aravena, Carilli, Bauer, Brinchmann, Contini, Cox, da Cunha, Daddi, Diaz-Santos, Hodge, Inami, Ivison, Maseda, Matthee, Oesch, Popping, Riechers, Schaye, Schouws, Smail, Weiss, Wisotzki, Bacon, Cortes, Rix, Somerville, Swinbank, and Wagg
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 ページ: 140
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: CO Emission Lines and 3 mm Continuum Sources (2019)
  • 著者名/発表者名: Gonzalez-Lopez, Decarli, Pavesi, Walter, Aravena, Carilli, Boogaard, Popping, Weiss, Assef, Bauer, Bertoldi, Bouwens, Contini, Cortes, Cox, da Cunha, Daddi, Diaz-Santos, Inami, Hodge, Ivison, Le Fevre, Magnelli, Oesch, Riechers, Rix, Smail, Swinbank, Somerville, Uzgil, and van der Werf
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 ページ: 139
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3105
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: CO Luminosity Functions and the Molecular Gas Content of Galaxies through Cosmic History (2019)
  • 著者名/発表者名: Decarli, Walter, Gonzalez-Lopez, Aravena, Boogaard, Carilli, Cox, Daddi, Popping, Riechers, Uzgil, Weiss, Assef, Bacon, Bauer, Bertoldi, Bouwens, Contini, Cortes, da Cunha, Diaz-Santos, Elbaz, Inami, Hodge, Ivison, Le Fevre, Magnelli, Novak, Oesch, Rix, Sargent, Smail, Swinbank, Somerville, van der Werf, Wagg, Wisotzki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 ページ: 138
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab30fe
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Evolution of the Molecular Gas in CO-selected Galaxies (2019)
  • 著者名/発表者名: Aravena, Decarli, Gonzalez-Lopez, Boogaard, Walter, Carilli, Popping, Weiss, Assef, Bacon, Bauer, Bertoldi, Bouwens, Contini, Cortes, Cox, da Cunha, Daddi, Diaz-Santos, Elbaz, Hodge, Inami, Ivison, Le Fevre, Magnelli, Oesch, Riechers, Smail, Somerville, Swinbank, Uzgil, van der Werf, Wagg, and Wisotzki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 ページ: 136
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab30df
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-Dimensional Optimal Spectral Extraction (TDOSE) from integral field spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Schmidt, Wisotzki, Urrutia, Kerutt, Krajnovic, Herenz, Saust, Contini, Epinat, Inami, and Maseda
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 628 ページ: A91
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201935857
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular gas and dust properties of galaxies from the Great Observatories All-sky LIRG Survey (2019)
  • 著者名/発表者名: Herrero-Illana, Privon, Evans, Diaz-Santos, Prez-Torres, U, Alberdi, Iwasawa, Armus, Aalto, Mazzarella, Chu, Sanders, Barcos-Munoz, Charmandaris, Linden, Yoon, Frayer, Inami, Kim, Borish, Conway, Murphy, Song, Stierwalt, and Surace
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 628 ページ: A71
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201834088
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The MUSE Atlas of Disks (MAD): resolving star formation rates and gas metallicities on <100 pc scales (2019)
  • 著者名/発表者名: Erroz-Ferrer, Carollo, den Brok, Onodera, Brinchmann, Marino, Monreal-Ibero, Schaye, Woo, Cibinel, Debattista, Inami, Maseda, Richard, Tacchella, and Wisotzki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 484 ページ: 5009-5027
  • DOI: 10.1093/mnras/stz194
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field (2020)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami & ASPECS team
  • 学会等名: East-Asian ALMA Science Workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tips on how to write a successful proposal (2020)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami
  • 学会等名: Japan JWST Cycle 1 Proposal Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Beyond the Visible: Our Universe in the Infrared (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲見華恵
  • 学会等名: 第11回K-CONNEX研究会
• [学会発表] Using infrared spectra to reveal dusty galaxies in the local and distant universe (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami & GOALS Team
  • 学会等名: Exploring the Infrared Universe: The Promise of SPICA
  • 国際学会
• [学会発表] Stacking analysis of CO emission based on optical spectroscopic redshifts from MUSE (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami, Fabian Walter, Roberto Decarli, Axel Weiss, Manuel Aravena, Chris Carilli, & ASPECS+MUSE team
  • 学会等名: ALMA2019: science results and cross-facility synergies
  • 国際学会
• [学会発表] Gas Masses of z~1-5 Galaxies from Stacking (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami, Fabian Walter, Roberto Decarli, Axel Weiss, Leindert Boogaard, Rychard Bouwens, Manuel Aravena, Chris Carilli, & ASPECS+MUSE
  • 学会等名: Revolutionary Spectroscopy of Today as a Springboard to Webb
  • 国際学会
• [学会発表] 広視野可視光面分光装置VLT/MUSEによる深宇宙探査の成果とそれを見据えた次への一歩 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲見華恵
  • 学会等名: 我が国の(近)赤外線広視野観測サイエンスの戦略と展望
• [学会発表] WP-04: Optical Tolerance Analyses (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲見華恵, 高橋葵, 大西崇介
  • 学会等名: SPICA/SMI全体会議
• [学会発表] 近傍銀河円盤内における星間ガスの状態 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲見華恵, SPICA近傍銀河サイエンス検討班
  • 学会等名: SPICAサイエンス検討会中間発表会