次世代宇宙望遠鏡で探る近傍赤外線銀河のエネルギー発生とその性質

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01129
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 稲見 華恵 広島大学, 宇宙科学センター, 助教 (20841943)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 赤外線天文学 / 赤外線銀河 / 銀河形成 / 銀河進化

研究実績の概要

高光度赤外線銀河は大量の星間塵(ダスト)に覆われているために、可視光線では観測できず赤外線観測に頼らざるを得ない。本研究では最新の赤外線望遠鏡であるNASAジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使い、近傍宇宙にある赤外線銀河の初期観測を行い、これらの銀河が赤外線で明るい原因とその成因や性質を特定する。そのため、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は本研究での主軸となるが、打ち上げ延期が発生したこともあり、観測開始を見据えた予備研究の期間が予定よりも長くなった。
2021年度では、まず、観測で得られるデータのシミュレーションを行った。過去に取得された地上からの赤外線観測や電波観測のデータをもとに、ジェームズ・ウェッブの観測波長で得られる光度や形態の予測をした。これらの情報をもとに、ジェームズ・ウェッブが実際に取得するデータをシュミレートした。このシュミレーションで生成した生データを補正するソフトウェアを準備し、実際の観測に備えた。実際に補正されたデータをもとに、本研究の目的達成のためのツールの開発を進めた。特に、ソースが混み合った領域での点源の測光をさまざまな手法で試し最適な方法を見つけた。また、中心に非常に明るい点源がある場合に、その周辺にあるソースの抽出方法を検討した。この過程ではまず、中心の明るい点源を引き去る必要があるが、この減算を正確に行うのは難しく、実際のデータでも工夫が必要であることが分かった。また、周辺に配置したソースの形態を考察し、それぞれの形態に適合した測光の手法を採用する必要がある。

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

本研究の主軸となるジェームズ・ウェッブ望遠鏡の打ち上げが延期されたため、2021年度は本来予定していた期間よりも長期間予備研究を行うこととなった。つまり、実際の観測データの取得に遅れが生じた。また、2021年度には海外共同研究者との現地打合せを行う予定であったが、新型コロナウイルス感染症拡大防止の水際対策のために困難であった。しかし、2022年度への繰越が承認されたために、本研究の目的を達成たせるための研究内容を現在まで順調に進展させることができている。

今後の研究の推進方策

2021年度に完了できなかった内容を2022年度への繰越できたため、2022年度内に遅れを取り戻すことができた。2022年度には実際にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を用いデータを取得することができ、本来の予定通りに研究を推進する。予備研究で準備したツールを用い、実データを解析し論文化する。また、研究者が在籍する大学等を研究訪問し現地で議論を行い、また、国際会議での成果発表を行う。

研究成果

• [国際共同研究] California Institute of Technology/University of Virginia/University of California(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: California Institute of Technology/University of Virginia/University of California
  • 他の機関数: 10
• [国際共同研究] Leiden University/European Space Agency(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Leiden University/European Space Agency
• [国際共同研究] FORTH(ギリシャ)
  • 国名: ギリシャ
  • 外国機関名: FORTH
• [国際共同研究] Chalmers University of Technology(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Chalmers University of Technology
• [国際共同研究] Institut de Ciencies de l’Espai(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Institut de Ciencies de l’Espai
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] GOODS-ALMA 2.0: Starbursts in the main sequence reveal compact star formation regulating galaxy evolution prequenching (2022)
  • 著者名/発表者名: Gomez-Guijarro, Elbaz, Xiao, Kokorev, Magdis, Magnelli, Daddi, Valentino, Sargent, Dickinson, Bethermin, Franco, Pope, Kalita, Ciesla, Demarco, Inami, and 24 colleagues
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 659 ページ: A196
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202142352
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The REBELS ALMA Survey: cosmic dust temperature evolution out to z~7 (2022)
  • 著者名/発表者名: Sommovigo, Ferrara, Pallottini, Dayal, Bouwens, Smit, da Cunha, De Looze, Bowler, Hodge, Inami, Oesch, Endsley, Gonzalez, Schouws, Stark, Stefanon, Aravena, Graziani, Riechers, Schneider, van der Werf, Algera, Barrufet, Fudamoto, Hygate, Labbe, Li, Nanayakkara, and Topping
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: stac302 ページ: stac302
  • DOI: 10.1093/mnras/stac302
  • 査読あり
• [雑誌論文] GOODS-ALMA 2.0: Source catalog, number counts, and prevailing compact sizes in 1.1 mm galaxies (2022)
  • 著者名/発表者名: Gomez-Guijarro, Elbaz, Xiao, Bethermin, Franco, Magnelli, Daddi, Dickinson, Demarco, Inami, and 28 colleagues
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 658 ページ: A43
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202141615
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Massive Star Cluster Formation and Destruction in Luminous Infrared Galaxies in GOALS. II. An ACS/WFC3 Survey of Nearby LIRGs (2021)
  • 著者名/発表者名: Linden, Evans, Larson, Privon, Armus, Rich, Diaz-Santos, Murphy, Song, Barcos-Munoz, Howell, Charmandaris, Inami, U, Surace, Mazzarella, and Calzetti
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 923 ページ: 278
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac2892
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A hard X-ray view of luminous and ultra-luminous infrared galaxies in GOALS - I. AGN obscuration along the merger sequence (2021)
  • 著者名/発表者名: Ricci, Privon, Pfeifle, Armus, Iwasawa, Torres-Ala, Satyapal, Bauer, Treister, Ho, Aalto, Arevalo, Barcos-Munoz, Charmandaris, Diaz-Santos, Evans, Gao, Inami, Koss, Lansbury, Linden, Medling, Sanders, Song, Stern, U, Ueda, and Yamada
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 506 ページ: 5935-5950
  • DOI: 10.1093/mnras/stab2052
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Normal, dust-obscured galaxies in the epoch of reionization (2021)
  • 著者名/発表者名: Fudamoto, Oesch, Schouws, Stefanon, Smit, Bouwens, Bowler, Endsley, Gonzalez, Inami, Labbe, Stark, Aravena, Barrufet, da Cunha, Dayal, Ferrara, Graziani, Hodge, Hutter, Li, De Looze, Nanayakkara, Pallottini, Riechers, Schneider, Ucci, van der Werf, and White
  • 雑誌名: Nature 巻: 597 ページ: 489-492
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03846-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Comparison between Nuclear Ring Star Formation in LIRGs and in Normal Galaxies with the Very Large Array (2021)
  • 著者名/発表者名: Song, Linden, Evans, Barcos-Munoz, Privon, Yoon, Murphy, Larson, Diaz-Santos, Armus, Mazzarella, Howell, Inami, Torres-Ala, U, Charmandaris, McKinney, Kunneriath, and Momjian
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 916 ページ: 73
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac05c2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measuring the Average Molecular Gas Content of Star-forming Galaxies at z = 3-4 (2021)
  • 著者名/発表者名: Boogaard, Bouwens, Riechers, van der Werf, Bacon, Matthee, Stefanon, Feltre, Maseda, Inami, Aravena, Brinchmann, Carilli, Contini, Decarli, Gonzalez-Lopez, Nanayakkara, and Walter
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 916 ページ: 12
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac01d7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: A Search for [C II] Emitters at 6 <= z <= 8 (2021)
  • 著者名/発表者名: Uzgil, Oesch, Walter, Aravena, Boogaard, Carilli, Decarli, Diaz-Santos, Fudamoto, Inami, Bouwens, Cortes, Cox, Daddi, Gonzalez-Lopez, Labbe, Popping, Riechers, Stefanon, Van der Werf, and Weiss
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 912 ページ: 67
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe86b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ALMA as a high-redshift survey instrument (2021)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami
  • 学会等名: European Astronomical Society (EAS) Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALMA observations on NGC3256 and IIZw096 (2021)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami
  • 学会等名: GOALS Workshop 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Observing Star-Forming Galaxies (2021)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami
  • 学会等名: Galaxy-IGM Workshop 2021
  • 招待講演
• [学会発表] Exploring the Unseen Distant Universe with Large Aperture Submillimeter/Terahertz Observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Hanae Inami
  • 学会等名: 日本天文学会 2021年秋季年会
  • 招待講演