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2022 年度 実施状況報告書

アルマ望遠鏡で解剖するサブミリ波銀河の内部構造

研究課題

研究課題/領域番号 20K14526
研究機関国立天文台

研究代表者

但木 謙一  国立天文台, TMTプロジェクト, 特任助教 (30726435)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード電波天文学
研究実績の概要

本研究課題の究極的な目的は、遠方宇宙にある楕円銀河の祖先となるような銀河を観測し、どのようにして楕円銀河へと進化するのかを解き明かすことである。今年度はアルマ望遠鏡を用いて、赤方偏移6(およそ130億年前の時代に相当)の明るいサブミリ波銀河G09.83808の観測データの解析・論文発表を行なった。G09.83808は手前の大質量銀河による重力レンズ効果を強く受けており、その放射が8-9倍増光して観測できる点が他の類似研究に比べて優位性がある。今回の観測では、アルマ望遠鏡のバンド5の受信機を用いて、新たに一酸化炭素の高励起(J=12-11)輝線放射を7.8σの有意性で検出することに成功した。先行研究で報告されていた相対的に低励起の一酸化炭素輝線放射(J=2-1,5-4,6-5)のデータと組み合わせて、局所熱平衡にない輻射輸送方程式を解くコードであるRADEXを用いて、この銀河に付随した分子ガスの物理的性質を調べたところ、320+170Kと非常に高温であることがわかった。また今回新たに検出した高励起の一酸化炭素輝線の放射領域は有効半径が500pc程度であることがわかった。このような銀河の中心領域に集中した高温ガスは星形成活動に伴う紫外線放射だけで温められたとは考えにくく、活動銀河核からのX線放射や衝撃波などの他の加熱源の存在を示唆する。

この研究成果についてはTsujita, Tadaki et al. 2023, PASJ, 74, 1429として論文を発表することができた。

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

第二子の誕生による育休の取得に加えて、育休後も在宅勤務をせざるを得ない状況となり、計画立案時に想定していたよりも本課題に関連する研究を進める効率が落ちてしまった。

今後の研究の推進方策

赤方偏移6にある銀河G09.83808のアルマサイクル8期でのフォローアップ観測は2022年4月に完了したものの、2022年度は解析を進めることができなかったため、2023年度にこのデータの解析を行う予定である。このプロジェクトでは新たに静止系122ミクロンにある窒素の輝線放射([NII]122)、静止系145ミクロンにある酸素の輝線放射([OI]145)、静止系158ミクロンにある炭素の輝線放射([CIII]158)の観測を0.5-0.7秒角の分解能で行い、すでに観測した[NII]205と[OIII]88の観測データと組み合わせることで、このスターバースト銀河におけるガスの物理状態を明らかにすることを目的としている。具体的には[NII]122/[NII]205光度比から電離領域にあるガス密度、[OI]145/[CII]からPDR領域にあるガス密度、[OI]145/[OIII]88から中性ガスの占める割合などを空間的に、または分光学的に分解して調べることができると期待している。これほど複数の輝線が検出されたこれまでの例はz=4にある1つの銀河だけであり、z=6の銀河でこれら全ての輝線を検出することができれば、インパクトのある成果になると期待している。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19の影響により、国際会議での対面参加がキャンセルされたことが主な理由である。翌年度は国際会議への対面参加が可能になると見込んでおり、そのための旅費や解析用PCの購入に使用する計画である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 その他

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

  • [国際共同研究] Danmarks Tekniske Universitet(DTU)/DAWN(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      Danmarks Tekniske Universitet(DTU)/DAWN
  • [国際共同研究] The University of Texas at Austin/Texas A&M University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      The University of Texas at Austin/Texas A&M University
  • [国際共同研究] INAOE(メキシコ)

    • 国名
      メキシコ
    • 外国機関名
      INAOE
  • [雑誌論文] Central concentration of warm and dense molecular gas in a strongly lensed submillimeter galaxy at z = 62022

    • 著者名/発表者名
      Tsujita Akiyoshi、Tadaki Ken-ichi、Kohno Kotaro、Hatsukade Bunyo、Egusa Fumi、Tamura Yoichi、Nishimura Yuri、Zavala Jorge、Saito Toshiki、Umehata Hideki、Lee Minju M
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 ページ: 1429~1440

    • DOI

      10.1093/pasj/psac082

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing Cold Gas in a Massive, Compact Star-forming Galaxy at z = 62022

    • 著者名/発表者名
      Zavala Jorge A.、Casey Caitlin M.、Spilker Justin、Tadaki Ken-ichi、Tsujita Akiyoshi、Champagne Jaclyn、Iono Daisuke、Kohno Kotaro、Manning Sinclaire、Montana Alfredo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 933 ページ: 242~242

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7560

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2023-12-25  

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