革新的画像解析法を用いた銀河のイメージング解析

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03625
• 研究機関: 岐阜聖徳学園大学
• 研究代表者: 西澤 淳 岐阜聖徳学園大学, DX推進センター, 准教授 (70402435)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 機械学習 / 銀河 / 赤方偏移 / 宇宙論解析

研究実績の概要

本年度は、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)の技術を応用し、宇宙論モデルの検証を行う研究を行なった。これまでのCNNを組み合わせて、異なる赤方偏移（時刻）の情報を同時に取り入れることにより、より高度な情報を取り出すことを示した。
また、宇宙論的数値流体シミュレーションを用いて様々な天体物理学的な効果が、どの程度観測量である中性水素が放出（吸収）する21cm線の信号に影響するかを定量的に検証した。その結果、宇宙最電離を起こす紫外光の背景光の強度のモデルの違いが最も顕著に影響を及ぼすことを突き止め、それらがどの程度暖かいダークマターの質量推定に影響を及ぼすかを検証した。
得られた結果は、論文雑誌に投稿し掲載が確定している。
また一方で銀河の赤方偏移推定に関しては、機械学習的な推定法に加えて、ターゲットとなる銀河と、すでに赤方偏移が判明している銀河との空間的な相互相関を取ることによりターゲットの銀河の赤方偏移分布を推定することで、より堅牢な推定を行うことに成功した。得られた成果は論文雑誌に投稿し、掲載されている。また本技術を応用した宇宙論解析の結果も論文として出版された。
本年度は、合計11報の投稿論文と、5件の研究会発表を行なっている。

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

大学院生等との共同研究により、機械学習に関する研究、方法論の開発が非常に効率的に進捗した。一方でHSCの最終データリリースに時間を要しており、未だデータが利用できない状況である。この点については、現在利用できる画像データ等を用いて準備を進めているところである。すでに一報の論文を投稿準備中であるが、未だ投稿には至っていない。

今後の研究の推進方策

現在作成中の投稿論文を完成させるとともに、銀河の赤方偏移推定の方法論の論文を速やかに出版し、同時にHSC最終データに備えたパイプラインの開発を行う。
パイプラインには、現在開発中のブレンド天体を分離する方法、分離した銀河のそれぞれの赤方偏移を推定する方法が含まれる。
データリリースが行われたら、これまで準備してきたパイプラインにデータを適用する。

次年度使用額が生じた理由

HSCの最終データリリースは2022年5月が当初から予測されていた。これまでもデータリリースが半年程度送れる事態があったため、本事業計画でも最大で1年の遅れを想定して計画を立てていたが、最終データのデータ整約に困難が発生した影響で最終データリリースが一年半以上遅延している。
なお、データリリースはHSC共同研究全体の意思決定によってなされるものであり、申請者の権限の届く範囲外である。
そこで、本事業も次年度に一部を繰越し、最終データリリースを待ちながらも現存のデータ、現状のパイプラインで解析を進めることとし、次年度内のデータリリースが叶わない場合は、現存のデータを用いた成果発表を行うこととする。

研究成果

• [国際共同研究] Princeton University/Carnegie Mellon University/UC Berkley(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Princeton University/Carnegie Mellon University/UC Berkley
  • 他の機関数: 5
• [国際共同研究] ASIAA, Taiwan(その他の国・地域)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: ASIAA, Taiwan
• [雑誌論文] Line-of-sight structure of troughs identified in Subaru Hyper Suprime-Cam Year 3 weak lensing mass maps (2024)
  • 著者名/発表者名: Shimasue Takumi, Osato Ken, Oguri Masamune, Shimakawa Rhythm, Nishizawa Atsushi J.
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 527 ページ: 5974-5987
  • DOI: 10.1093/mnras/stad3542
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of astrophysical effects on the dark matter mass constraint with 21 cm intensity mapping (2024)
  • 著者名/発表者名: Murakami Koya, Nishizawa Atsushi J., Nagamine Kentaro, Shimizu Ikko
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 530 ページ: 2
  • DOI: 10.1093/mnras/stae945
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hyper Suprime-Cam Year 3 results: Cosmology from galaxy clustering and weak lensing with HSC and SDSS using the minimal bias model (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Sunao, Miyatake Hironao, More Surhud, Li Xiangchong, Shirasaki Masato, Takada Masahiro, Kobayashi Yosuke, Takahashi Ryuichi, Nishimichi Takahiro, Nishizawa Atsushi J. et al.
  • 雑誌名: PRD 巻: 108 ページ: 123521Yes
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.108.123521
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hyper Suprime-Cam Year 3 results: Measurements of clustering of SDSS-BOSS galaxies, galaxy-galaxy lensing, and cosmic shear (2023)
  • 著者名/発表者名: More Surhud, Sugiyama Sunao, Miyatake Hironao, Rau Markus Michael, Shirasaki Masato, Li Xiangchong, Nishizawa Atsushi J., et al.
  • 雑誌名: PRD 巻: 108 ページ: 123520
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.108.123520
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hyper Suprime-Cam Year 3 results: Cosmology from cosmic shear power spectra (2023)
  • 著者名/発表者名: Dalal Roohi, Li Xiangchong, Nicola Andrina, et al.
  • 雑誌名: PRD 巻: 108 ページ: 123519
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.108.123519
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hyper Suprime-Cam Year 3 results: Cosmology from cosmic shear two-point correlation functions (2023)
  • 著者名/発表者名: Li Xiangchong, Zhang Tianqing, Sugiyama Sunao, Dalal Roohi, Terasawa Ryo, Rau Markus M., Mandelbaum Rachel, Takada Masahiro, More Surhud, Strauss Michael A., Miyatake Hironao, Shirasaki Masato, Hamana Takashi, Oguri Masamune, Luo Wentao, Nishizawa Atsushi J., et al.
  • 雑誌名: PRD 巻: 108 ページ: 123518
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.108.123518
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hyper Suprime-Cam Year 3 results: Cosmology from galaxy clustering and weak lensing with HSC and SDSS using the emulator based halo model (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyatake Hironao, Sugiyama Sunao, Takada Masahiro, Nishimichi Takahiro, Li Xiangchong, Shirasaki Masato, More Surhud, Kobayashi Yosuke, Nishizawa Atsushi J., et al.
  • 雑誌名: PRD 巻: 108 ページ: 123517
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.108.123517
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] AGN number fraction in galaxy groups and clusters at z < 1.4 from the Subaru Hyper Suprime-Cam survey (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi Aoi, Toba Yoshiki, Ota Naomi, Oguri Masamune, Okabe Nobuhiro, Ueda Yoshihiro, Imanishi Masatoshi, Yamada Satoshi, Goto Tomotsugu, Koyama Shuhei, Lee Kianhong, Mitsuishi Ikuyuki, Nagao Tohru, Nishizawa Atsushi J., et al.
  • 雑誌名: PASJ 巻: 75 ページ: 1246-1261
  • DOI: 10.1093/pasj/psad066
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Robustness of baryon acoustic oscillations measurements with photometric redshift uncertainties (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Keitaro, Sunayama Tomomi, Nishizawa Atsushi J., Miyatake Hironao, Nishimichi Takahiro
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 526 ページ: 5374-5385
  • DOI: 10.1093/mnras/stad3078
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Radial and Local Density Dependence of Star Formation Properties in Galaxy Clusters from the Hyper Suprime-Cam Survey (2023)
  • 著者名/発表者名: Jian Hung-Yu, Lin Lihwai, Hsieh Bau-Ching, Umetsu Keiichi, Lopez-Coba Carlos, Oguri Masamune, Bottrell Connor, Toba Yoshiki, Koyama Yusei, Chang Yu-Yen, Kodama Tadayuki, Komiyama Yutaka, More Surhud, Lin Kai-Yang, Nishizawa Atsushi J., Tanaka Ichi
  • 雑誌名: ApJ 巻: 957 ページ: 85
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acfc22
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Weak lensing tomographic redshift distribution inference for the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program three-year shape catalogue (2023)
  • 著者名/発表者名: Rau Markus Michael, Dalal Roohi, Zhang Tianqing, Li Xiangchong, Nishizawa Atsushi J., More Surhud, Mandelbaum Rachel, Miyatake Hironao, Strauss Michael A., Takada Masahiro
  • 雑誌名: mnras 巻: 524 ページ: 5109-5131
  • DOI: 10.1093/mnras/stad1962
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quasar Luminosity Function at z = 7 (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Yoshiki, Onoue Masafusa, et al.
  • 雑誌名: ApJL 巻: 949 ページ: L42
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acd69f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Image based Cosmology on the large-scale structure of the Universe (2024)
  • 著者名/発表者名: 西澤淳
  • 学会等名: KEK COSMO 2024
• [学会発表] Subaru HSC medium band filters and photometric redshift (2023)
  • 著者名/発表者名: 西澤淳
  • 学会等名: ILRキックオフミーティング
• [学会発表] Subaru HSC medium band filters survey (2023)
  • 著者名/発表者名: 西澤淳
  • 学会等名: 銀河間物質研究会
• [学会発表] Subaru HSC medium band filters and photometric redshift (2023)
  • 著者名/発表者名: 西澤淳
  • 学会等名: Madrid Nagoya Joint Workshop
• [学会発表] Subaru HSC medium band filters survey (2023)
  • 著者名/発表者名: 西澤淳
  • 学会等名: Subaru Mediumband filter workshop