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2022 年度 実施状況報告書

最も若い銀河における星および金属の形成に関する観測的研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K22373
研究機関国立天文台

研究代表者

中島 王彦  国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (80875534)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2024-03-31
キーワード銀河形成 / 銀河進化 / 化学進化
研究実績の概要

銀河形成の最初期段階を解明するための観測・理論的研究を行った。
極低金属量銀河に関するPI論文を1編出版 (Nakajima et al. 2022, ApJS, 262, 3)。現在までに知られている低金属量銀河を合算・編集し, 金属量推定手法を確立した。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡分光研究への貢献が期待される。また、光電離モデリングによる初期銀河・ブラックホールの分光学的特徴づけに関する理論論文をPIとして1編出版 (Nakajima & Maiolino et al. 2022, MNRAS, 513, 5134)。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によってもたらされる遠方天体の分光観測の解釈・輝線診断に役立つと期待される。そして、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の初期観測データに基づくPI論文を1編提出 (Nakajima et al. 2023, ApJ Supplementにて査読中)。赤方偏移z=4-10の銀河の質量-金属量関係を100個以上の天体を用いて初めて統計的に明らかにし、その赤方偏移進化について議論した。並行して、すばる望遠鏡のFOCAS-IFUを用いた近傍の極低金属量銀河の分光観測プロジェクト EMPRESS 3D に基づくPI論文を1編準備中。空間分解された金属量分布を20天体以上の極低金属量銀河に対して求め、その低い金属量の起源に迫る重要な結果を導出し研究の重要な部分を当該年度に進展させた。
招待講演を含め、当初の研究計画の期待を上回る成果を上げることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡分光研究への貢献のための準備研究となる観測論文を1編、理論論文を1編出版し、さらに稼働を始めたばかりのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の初期観測データに基づくPI論文を1編提出。遠方宇宙の化学進化の描像を観測的に明らかにした。また構築されたサンプルは複数の研究で使用され、新たな研究を生み出すなど本研究分野に幅広い影響を与えている。

今後の研究の推進方策

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の初期観測データに基づく化学進化論文を出版させるとともに、遠方宇宙における星形成に関するPI論文もまとめる計画である。また、近傍の極低金属量銀河の面分光観測プログラムによって得られる銀河内部の金属や星の分布を探る研究を自身の筆頭著者論文としてまとめる。
いずれの研究も時宜を得たものであり、国際研究会へも積極的に参加し本研究成果を広く伝えていく。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染拡大を防ぐ目的で海外渡航頻度を減らしたため。
次年度では、本研究課題で得られた成果、特にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で得られた最新成果を広く伝える目的で国際会議への参加費・旅費に使用する計画である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge/University College London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge/University College London
  • [国際共同研究] Carnegie Observatories(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Carnegie Observatories
  • [国際共同研究] University of Geneva(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Geneva
  • [雑誌論文] A Comprehensive Study of Galaxies at z~9-16 Found in the Early JWST Data: Ultraviolet Luminosity Functions and Cosmic Star-Formation History at the Pre-reionization Epoch2023

    • 著者名/発表者名
      Harikane Yuichi、Ouchi Masami、Oguri Masamune、Ono Yoshiaki、Nakajima Kimihiko、Isobe Yuki、Umeda Hiroya、Mawatari Ken、Zhang Yechi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 265 ページ: 5

    • DOI

      10.3847/1538-4365/acaaa9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] EMPRESS. VI. Outflows Investigated in Low-mass Galaxies with Mstar = 10^4 - 10^7 Msun: Weak Feedback in Low-mass Galaxies?2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Yi、Ouchi Masami、Rauch Michael、Nakajima Kimihiko、Harikane Yuichi、Sugahara Yuma、Komiyama Yutaka、Kusakabe Haruka、Fujimoto Seiji、Isobe Yuki、Kim Ji Hoon、Ono Yoshiaki、Zahedy Fakhri S.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 929 ページ: 134

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac5e32

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EMPRESS. VII. Ionizing Spectrum Shapes of Extremely Metal-poor Galaxies: Uncovering the Origins of Strong HeII and the Impact on Cosmic Reionization2022

    • 著者名/発表者名
      Umeda Hiroya、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、Isobe Yuki、Aoyama Shohei、Harikane Yuichi、Ono Yoshiaki、Matsumoto Akinori
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 930 ページ: 37

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac602d

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diagnostics for PopIII galaxies and direct collapse black holes in the early universe2022

    • 著者名/発表者名
      Nakajima K、Maiolino R
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 513 ページ: 5134~5147

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1242

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EMPRESS. V. Metallicity Diagnostics of Galaxies over 12+log(O/H)=~6.9-8.9 Established by a Local Galaxy Census: Preparing for JWST Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kimihiko、Ouchi Masami、Xu Yi、Rauch Michael、Harikane Yuichi、Nishigaki Moka、Isobe Yuki、Kusakabe Haruka、Nagao Tohru、Ono Yoshiaki、Onodera Masato、Sugahara Yuma、Kim Ji Hoon、Komiyama Yutaka、Lee Chien-Hsiu、Zahedy Fakhri S.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 262 ページ: 3

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac7710

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EMPRESS. VIII. A New Determination of Primordial He Abundance with Extremely Metal-poor Galaxies: A Suggestion of the Lepton Asymmetry and Implications for the Hubble Tension2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Akinori、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、and 42 more
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 941 ページ: 167

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac9ea1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The chemical enrichment in the early Universe as probed by JWST via direct metallicity measurements at z~82022

    • 著者名/発表者名
      Curti Mirko、D’Eugenio Francesco、Carniani Stefano、[and 30 more, including Nakajima Kimihiko]
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 518 ページ: 425~438

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2737

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ULTIMATE 時代の近赤外線分光、面分光への期待2023

    • 著者名/発表者名
      中島王彦
    • 学会等名
      Subaru Users Meeting
  • [学会発表] Mass-Metallicity Relation of Galaxies at z=5-9 with Improved Reduction and Calibration of First Batch of JWST/NIRSpec Data2023

    • 著者名/発表者名
      中島王彦
    • 学会等名
      日本天文 学会 2023 年春季年会
  • [学会発表] Diagnostics for PopIII galaxies and direct collapse black holes in the early universe2022

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima
    • 学会等名
      Hot Topics in Astrophysics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GREX-PLUS:遠方の若い低金属量銀河の探査2022

    • 著者名/発表者名
      中島王彦
    • 学会等名
      光赤天連シン ポジウム:2030 年代にどのような戦略的中型計画を推進するのか
  • [学会発表] 小質量・低金属量銀河の空間分解した金属量分布2022

    • 著者名/発表者名
      中島王彦
    • 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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