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2023 年度 実績報告書

近赤外線広波長帯域面分光観測による最盛期銀河形成活動の探求

研究課題

研究課題/領域番号 20H00171
研究機関国立天文台

研究代表者

本原 顕太郎  国立天文台, 先端技術センター, 教授 (90343102)

研究分担者 小山 佑世  国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (40724662)
小西 真広  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50532545)
尾崎 忍夫  国立天文台, 先端技術センター, 講師 (60532710)
児玉 忠恭  東北大学, 理学研究科, 教授 (80343101)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード銀河形成 / 近赤外線分光 / 面分光 / 超精密加工
研究実績の概要

(1) 2023年度はSWIMSを日本に輸送し、東京大学天文学教育研究センターの実験室にてTAO望遠鏡設置のためのアップグレード作業を行なった。特に以下の追加の開発を行なっている。 (i)検出器の読み出しにたまに失敗する問題が発生していたが、これは冷却ASICと常温駆動ボード間のフラットケーブルが長く、さらにケーブル間の電磁干渉が原因であると考えられたため、新たにシールドを強化し、より短いフラットケーブルを製作した。(ii)TAO望遠鏡においてはSWIMSを横倒しにしてナスミス焦点に取り付けて運用することになる。しかしながら、その姿勢ではマスクあるいは面分光ユニットを焦点面に配置する際に落下することが明らかになっていた。そのため、落下防止のための新たな機構の検討を行い、概念設計を行った。実際の製作は2024年度に行う予定である。
(2) 遠方銀河の空間分解した水素及び酸素輝線画像をJWSTの広帯域フィルタ画像データから作成する手法を新たに開発し、それを用いて、銀河内での電離水素及び電離酸素の分布を明らかにし、多数の酸素輝線非常に強く輝く星形成クランプ構造を検出した。この結果を公表する投稿論文を準備している。
(3) 面分光ユニットの観測データの詳細な解析を行い、当初目標としていた仕様をほぼ達成していることを明らかにできた。これら結果をまとめた査読論文を出版した。
(4) SWIMSをすばる望遠鏡に取り付け、共同利用で得られた成果に関する投稿論文を3編出版した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

TAO望遠鏡の建設が当初予定に比べて遅延しているためで、2024年度のSWIMSのチリへの輸送は見送ることになった。

今後の研究の推進方策

TAO望遠鏡の建設が当初予定に比べて1年程度遅延したため、2024年度はSWIMSの改修作業に集中し、装置の完成度を高めた上で2025年度に輸送することとする。具体的な改修項目としては2023年度からの継続である(i)新規製作した検出器読み出しASICと駆動ボード間のケーブル実際に組み込んでの読み出し試験及び検出器性能評価、(ii) TAOナスミス焦点対応のマスク交換機構の改造と動作試験、を予定している。
また、本研究で目指していた空間分解した輝線画像を取得し銀河形成進化の過程を探る研究については、別途JWSTによるサーベイで得られた広帯域フィルタから簡易的ではあるものの輝線の画像を作成する手法を確立した。この画像から銀河内のプラズマ雲の物理状態をある程度明らかにすることができると考えており、その研究を継続して行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 その他

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

  • [国際共同研究] Macquarie University(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Macquarie University
  • [雑誌論文] Development of a near-infrared wide-field integral field unit by ultra-precision diamond cutting2024

    • 著者名/発表者名
      Kushibiki Kosuke、Ozaki Shinobu、Takeda Masahiro、Hosobata Takuya、Yamagata Yutaka、Morita Shinya、Tsuzuki Toshihiro、Nakagawa Keiichi、Saiki Takao、Ohtake Yutaka、Mitsui Kenji、Okita Hirofumi、Kitagawa Yutaro、Kono Yukihiro、Motohara Kentaro、Takahashi Hidenori、Konishi Masahiro、Kato Natsuko、Koyama Shuhei、Chen Nuo
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 10 ページ: 015004

    • DOI

      10.1117/1.jatis.10.1.015004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiple Emission Lines of Hα Emitters at z ~ 2.3 from the Broad- and Medium-band Photometry in the ZFOURGE Survey2024

    • 著者名/発表者名
      Chen Nuo、Motohara Kentaro、Spitler Lee、Nakajima Kimihiko、Momose Rieko、Kodama Tadayuki、Konishi Masahiro、Takahashi Hidenori、Kushibiki Kosuke、Kono Yukihiro、Terao Yasunori
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 964 ページ: 5~5

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad20cc

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EMPRESS. XII. Statistics on the Dynamics and Gas Mass Fraction of Extremely Metal-poor Galaxies2024

    • 著者名/発表者名
      Xu Yi、Ouchi Masami、Isobe Yuki、Nakajima Kimihiko、Ozaki Shinobu、Bouch Nicolas F.、Wise John H.、Emsellem Eric、Kusakabe Haruka、Hattori Takashi、Nagao Tohru、Motohara Kentaro、Koyama Yusei、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 961 ページ: 49~49

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad06ab

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-shot optical imaging with spectrum circuit bridging timescales in high-speed photography2023

    • 著者名/発表者名
      Saiki Takao、Shimada Keitaro、Ishijima Ayumu、Song Hang、Qi Xinyi、Okamoto Yuki、Mizushima Ayako、Mita Yoshio、Hosobata Takuya、Takeda Masahiro、Morita Shinya、Kushibiki Kosuke、Ozaki Shinobu、Motohara Kentaro、Yamagata Yutaka、Tsukamoto Akira、Kannari Fumihiko、Sakuma Ichiro、Inada Yuki、Nakagawa Keiichi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 ページ: eadj8608

    • DOI

      10.1126/sciadv.adj8608

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] EMPRESS. IX. Extremely Metal-poor Galaxies are Very Gas-rich Dispersion-dominated Systems: Will the James Webb Space Telescope Witness Gaseous Turbulent High-z Primordial Galaxies?2023

    • 著者名/発表者名
      Isobe Yuki、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、Ozaki Shinobu、Bouch Nicolas F.、Wise John H.、Xu Yi、Emsellem Eric、Kusakabe Haruka、Hattori Takashi、Nagao Tohru、Motohara Kentaro、Koyama Yusei、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 951 ページ: 102~102

    • DOI

      10.3847/1538-4357/accc87

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Abundance of compact [OIII] emission-line regions (Green Beans) in Hα emitters at z~2.3 with JWST JADES Observations2024

    • 著者名/発表者名
      陳 諾
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
  • [学会発表] z~2 における原始銀河団形成初期の構造と星形成銀河の性質2023

    • 著者名/発表者名
      大工原一貴
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
  • [備考] SWIMS Wiki Page

    • URL

      http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/TAO/swims/

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公開日: 2024-12-25  

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