すばるPFSの大規模分光探査による銀河形成史の観測的研究

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K03670
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小野 宜昭 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (60631116)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 銀河進化 / 銀河形成 / 高赤方偏移銀河 / 多波長観測

研究実績の概要

今年度は，夏頃より少しずつ公開されたジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による初期探査データをもとに選択された赤方偏移が9を超える高赤方偏移銀河候補について，それらの形態を調べた．具体的には，それらの静止系紫外光および可視光の高分解能NIRCam撮像データに対し，表面輝度プロファイルフィッティングを行なった．その結果，高赤方偏移銀河候補の表面輝度プロファイルはSersic indexが1.0から1.5程度のdiskyなSersicプロファイルでよく説明され，平均的なサイズ（半光度半径）は200パーセクから300パーセク程度しかないことがわかった．これは，過去にハッブル宇宙望遠鏡を用いて得られたやや低赤方偏移にある同程度の明るさの銀河に対する結果を赤方偏移方向に外挿したものと無矛盾である．また，高赤方偏移銀河候補の中に一天体，他の候補天体と比べてきわめてコンパクトなものがあることもわかった．この天体の銀河成分は，AGNの存在を仮定したフィッティングを行なってもコンパクトであり，その物理起源は興味深い．これらの結果を銀河形成の宇宙論的流体シミュレーションの結果と比較したところ，JWSTで見つかった銀河候補はきわめてコンパクトなものも含めて理論研究により自然に説明できることを示した．これらの成果をまとめた論文を査読雑誌に投稿し，研究会などで発表した．また，すばる望遠鏡の多天体分光器PFSによる分光深宇宙探査に向け，広視野カメラHSCによる最新データをもとに遠方銀河サンプルの更新にも貢献した．

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

当初の予定通り，HSC探査データの最新データをもとに遠方銀河の撮像サンプル構築に貢献した．それと並行して，JWST初期探査データをもとに高赤方偏移銀河候補の形態を明らかにすることができた．

今後の研究の推進方策

すばるPFS探査に向けてHSCによる遠方銀河サンプルを構築する．また，JWSTデータも引き続き取得されるので随時解析を進めていきたい．

次年度使用額が生じた理由

今年度は一部の研究会にオンラインで参加することができたこともあり当初予定より支出を抑えることができた．次年度使用額は，旅費の一部またはコンピュータ等の購入費の一部として使用する予定である．

研究成果

• [国際共同研究] Georgia Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Georgia Institute of Technology
• [雑誌論文] A Comprehensive Study on Galaxies at z~9-16 Found in the Early JWST Data: UV Luminosity Functions and Cosmic Star-Formation History at the Pre-Reionization Epoch (2023)
  • 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: id.5, 27 pp
  • DOI: 10.3847/1538-4365/acaaa9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Third data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2022)
  • 著者名/発表者名: Aihara Hiroaki、AlSayyad Yusra、Ando Makoto、Armstrong Robert、Bosch James、Egami Eiichi、Furusawa Hisanori、Furusawa Junko、Harasawa Sumiko、Harikane Yuichi、Hsieh Bau-Ching、Ikeda Hiroyuki、Ito Kei、Iwata Ikuru、Kodama Tadayuki、Koike Michitaro、Kokubo Mitsuru、Komiyama Yutaka、Li Xiangchong、Liang Yongming、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 74 ページ: 247～272
  • DOI: 10.1093/pasj/psab122
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] EMPRESS. VII. Ionizing Spectrum Shapes of Extremely Metal-poor Galaxies: Uncovering the Origins of Strong He ii and the Impact on Cosmic Reionization (2022)
  • 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: id.37, 14 pp
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac602d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SILVERRUSH. XII. Intensity Mapping for Lyα Emission Extending over 100-1000 Comoving Kpc around z~2-7 LAEs with Subaru HSC-SSP and CHORUS Data (2022)
  • 著者名/発表者名: Kikuchihara Shotaro、Harikane Yuichi、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Shibuya Takatoshi、Itoh Ryohei、Kakuma Ryota、Inoue Akio K.、Kusakabe Haruka、Shimasaku Kazuhiro、Momose Rieko、Sugahara Yuma、Kikuta Satoshi、Saito Shun、Kashikawa Nobunari、Zhang Haibin、Lee Chien-Hsiu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 931 ページ: id.97, 17 pp
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac69de
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First Identification of a CMB Lensing Signal Produced by 1.5 Million Galaxies at z~4: Constraints on Matter Density Fluctuations at High Redshift (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyatake Hironao、Harikane Yuichi、Ouchi Masami、Ono Yoshiaki、Yamamoto Nanaka、Nishizawa Atsushi J.、Bahcall Neta、Miyazaki Satoshi、Malag?n Andr?s A. Plazas
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 129 ページ: id.061301
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061301
  • 査読あり / 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 Spectroscopy (2022)
  • 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: id.3, 27 pp
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ac7710
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). IX. The Most Overdense Region at z~5 Inhabited by a Massive Radio Galaxy (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama Hisakazu、Yamashita Takuji、Nagao Tohru、Ono Yoshiaki、Toshikawa Jun、Ichikawa Kohei、Kawakatu Nozomu、Kajisawa Masaru、Toba Yoshiki、Matsuoka Yoshiki、Kubo Mariko、Imanishi Masatoshi、Ito Kei、Kawaguchi Toshihiro、Lee Chien-Hsiu、Saito Tomoki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 74 ページ: L27～L32
  • DOI: 10.1093/pasj/psac075
  • 査読あり / 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 Tension (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Akinori、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、Kawasaki Masahiro、Murai Kai、Motohara Kentaro、Harikane Yuichi、Ono Yoshiaki、Kushibiki Kosuke、Koyama Shuhei、Aoyama Shohei、Konishi Masahiro、Takahashi Hidenori、Isobe Yuki、Umeda Hiroya、Sugahara Yuma、Onodera Masato、Nagamine Kentaro、Kusakabe Haruka、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 ページ: id.167, 14 pp
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac9ea1
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Morphologies of Galaxies at z~9-16 Uncovered by JWST/NIRCam Imaging (2023)
  • 著者名/発表者名: 小野宜昭
  • 学会等名: 日本天文学会2023年春季年会
• [学会発表] Morphologies of Galaxies at z~=9-17 Uncovered by JWST/NIRCam Imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Ono
  • 学会等名: France-Japan Galaxy Formation Workshop
  • 国際学会