Euclid・eROSITA・すばるで探る銀河と超巨大ブラックホールの共進化史

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H01266
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 鳥羽 儀樹 国立天文台, ハワイ観測所, 特任助教 (40825957)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 超巨大ブラックホール / 銀河団 / すばる望遠鏡 / 環境効果

研究実績の概要

銀河と超巨大ブラックホールの共進化史に迫るため本年度は下記に示すような研究成果を得た。

1. HSCで見つかった銀河団における活動銀河核（AGN)の "number" fraction：すばる望遠鏡 Hyper Suprime-Cam (HSC) で見つかった銀河群・銀河団 (CAMIRA銀河団）に所属する100万天体以上のメンバー銀河におけるAGNの発現について統計的な調査を行った。赤外線・電波・X線カタログを併用することにより無バイアスなAGNサンプルを構築し、CAMIRA銀河団中のメンバー銀河の中でAGNを持つ天体の割合 (AGN number fraction)を見積もり、AGN number fraction の (i) 赤方偏移依存性および (ii)銀河団中心からの距離依存性 を調べた。その結果、AGN fraciton は高赤方偏移ほど増加し、銀河団中心ほど多くなることが分かった　(Hashiguchi, Toba et al. 2023, PASJ, 75, 1246)。

2. HSCで見つかった銀河団における活動銀河核（AGN)の "energy" fraction： 1. で実施した研究ではAGNの個数に着目していたが、ここでは energy fraction (全赤外線光度に対するAGNの寄与率）をAGNの活動度の指標として採用することで、活動度の低いAGNも含めた調査を実施した。100万天体近くのメンバー銀河全てに対してスペクトルエネルギー分布（SED)解析を実施し、AGNの発現と環境の関係を調査した。その結果、特に銀河団同士の合体が銀河団外縁部のメンバー銀河のAGN活動を促すことが分かった (Toba et al. 2024, ApJ, 受理済み、印刷中)。

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

今年度は、昨年度に今後の方針として検討していた２つの研究を査読論文として発表した他、幾つかの研究成果をあげることができた。
具体的には、すばるHSCを用いた銀河団と活動銀河核（AGN)活動の関連性の調査を２つの視点（AGN number fraction および energy fraction) から調べた研究 (Hashiguchi, Toba et al. 2023, PASJ, 75, 1246; Toba et al. 2024, ApJ, in press.)をはじめ、計21本の査読論文を出版できた。
また、eFEDSで見つかった極超高光度赤外線銀河の可視光線分光追観測結果も投稿済みである。
さらに、今年度打ち上げられたEuclid衛星のサイエンスチームの一員として、銀河形態に関する論文（Euclid Collaboration 2024, A&A, 査読中）にも貢献できた。

以上のことからおおむね順調に進んでいると言える。

今後の研究の推進方策

特に来年度は超巨大ブラックホールの活動性とその環境依存性に着目して研究を進めていく。

1. eROSITA衛星で見つかった超高光度赤外線銀河 (HyLIRGs) 候補の追観測：eROSITAの1回目の全天探査データ（eRASS1）が公開された。これまで研究対象としてきたeFEDS領域にある天体も含めた系統的なHyLIRGs探査を実施する。特にブラックホールへの質量降着率やボロメトリック光度を多波長追観測を通じて調査する。
2. 銀河合体とAGNの発現の環境依存性の調査： すばるHSCが持つ高い画質（解像度）を活かして、これまでSDSSなどでは見落とされてきたような銀河合体の兆候を示す銀河を発見し、それらとAGNや（密度）環境を統計的な手法を用いて調査する。
さらに、Euclid衛星のチーム内データを用いたサイエンスにも着手したい。

研究成果

• [国際共同研究] マックス・プランク地球外物理 学研究所 (MPE)/ポツダム大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: マックス・プランク地球外物理 学研究所 (MPE)/ポツダム大学
• [国際共同研究] プリンストン大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: プリンストン大学
• [国際共同研究] 中央研究院天文及天文物理研究 所 (ASIAA)/国立清華大学 (NTHU)(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 中央研究院天文及天文物理研究 所 (ASIAA)/国立清華大学 (NTHU)
• [国際共同研究] サウサンプトン大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: サウサンプトン大学
• [国際共同研究] アテネ国立天文台(ギリシャ)
  • 国名: ギリシャ
  • 外国機関名: アテネ国立天文台
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Black Hole Mass and Eddington-ratio Distributions of Less-luminous Quasars at z ~ 4 in the Subaru Hyper Suprime-Cam Wide Field (2024)
  • 著者名/発表者名: He Wanqiu、Akiyama Masayuki、Enoki Motohiro、Ichikawa Kohei、Inayoshi Kohei、Kashikawa Nobunari、Kawaguchi Toshihiro、Matsuoka Yoshiki、Nagao Tohru、Onoue Masafusa、Oogi Taira、Schulze Andreas、Toba Yoshiki、Ueda Yoshihiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 962 ページ: 152～152
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad1518
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multiwavelength Spectral Energy Distribution Analysis of X-Ray Selected Active Galactic Nuclei at z = 0.2-0.8 in the Stripe 82 Region (2024)
  • 著者名/発表者名: Setoguchi Kenta、Ueda Yoshihiro、Toba Yoshiki、Li Junyao、Silverman John、Uematsu Ryosuke
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 961 ページ: 246～246
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad1186
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Apparent Effect of Dust Extinction on the Observed Outflow Velocity of Ionized Gas in Galaxy Mergers (2024)
  • 著者名/発表者名: Yutani Naomichi、Toba Yoshiki、Wada Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 961 ページ: 68～68
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad0dfc
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XVII. Black Hole Mass Distribution at z ~ 6 Estimated via Spectral Comparison with Low-z Quasars (2024)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Ayumi、Matsuoka Yoshiki、Onoue Masafusa、Strauss Michael A.、Kashikawa Nobunari、Toba Yoshiki、Iwasawa Kazushi、Imanishi Masatoshi、Akiyama Masayuki、Kawaguchi Toshihiro、Noboriguchi Akatoki、Lee Chien-Hsiu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 960 ページ: 112～112
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad045e
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A population of Optically Quiescent Quasars from WISE and SDSS (2023)
  • 著者名/発表者名: Greenwell Claire、Gandhi Poshak、Stern Daniel、Lansbury George、Mainieri Vincenzo、Boorman Peter、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 527 ページ: 12065～12090
  • DOI: 10.1093/mnras/stad3964
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The eROSITA final equatorial-depth survey (eFEDS): host-galaxy demographics of X-ray AGNs with Subaru Hyper Suprime-Cam (2023)
  • 著者名/発表者名: Li Junyao、Silverman John D、Merloni Andrea、Salvato Mara、Buchner Johannes、Goulding Andy、Liu Teng、Arcodia Riccardo、Comparat Johan、Ding Xuheng、Ichikawa Kohei、Imanishi Masatoshi、Kawaguchi Toshihiro、Kawinwanichakij Lalitwadee、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 527 ページ: 4690～4704
  • DOI: 10.1093/mnras/stad3438
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New technique to select recent fast-quenching galaxies at z ~ 2 using the optical colours (2023)
  • 著者名/発表者名: Kubo Mariko、Nagao Tohru、Uchiyama Hisakazu、Yamashita Takuji、Toba Yoshiki、Kajisawa Masaru、Yamamoto Yuta
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 527 ページ: 403～413
  • DOI: 10.1093/mnras/stad3210
  • 査読あり / オープンアクセス / 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、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 ページ: 1246～1261
  • DOI: 10.1093/pasj/psad066
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Similarity between Compact Extremely Red Objects Discovered with JWST in Cosmic Dawn and Blue-excess Dust-obscured Galaxies Known in Cosmic Noon (2023)
  • 著者名/発表者名: Noboriguchi Akatoki、Inoue Akio K.、Nagao Tohru、Toba Yoshiki、Misawa Toru
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 959 ページ: L14～L14
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ad0e00
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BASS. XLII. The Relation between the Covering Factor of Dusty Gas and the Eddington Ratio in Nearby Active Galactic Nuclei (2023)
  • 著者名/発表者名: Ricci C.、Ichikawa K.、Stalevski M.、Kawamuro T.、Yamada S.、Ueda Y.、Mushotzky R.、Privon G. C.、Koss M. J.、Trakhtenbrot B.、Fabian A. C.、Ho L. C.、Asmus D.、Bauer F. E.、Chang C. S.、Gupta K. K.、Oh K.、Powell M.、Pfeifle R. W.、Rojas A.、Ricci F.、Temple M. J.、Toba Y.、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 959 ページ: 27～27
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad0733
  • 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: The Astrophysical Journal 巻: 957 ページ: 85～85
  • 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] Galaxy mergers in Subaru HSC-SSP: A deep representation learning approach for identification, and the role of environment on merger incidence (2023)
  • 著者名/発表者名: Omori Kiyoaki Christopher、Bottrell Connor、Walmsley Mike、Yesuf Hassen M.、Goulding Andy D.、Ding Xuheng、Popping Gergo、Silverman John D.、Takeuchi Tsutomu T.、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 679 ページ: A142～A142
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202346743
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new discovery space opened by eROSITA (2023)
  • 著者名/発表者名: Musiimenta B.、Brusa M.、Liu T.、Salvato M.、Buchner J.、Igo Z.、Waddell S. G. H.、Toba Y.、Arcodia R.、Comparat J.、Alexander D.、Shankar F.、Lapi A.、Ramos Almeida C.、Georgakakis A.、Merloni A.、Urrutia T.、Li J.、Terashima Y.、Shen Y.、Wu Q.、Dwelly T.、Nandra K.、Wolf J.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 679 ページ: A84～A84
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202245555
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of stellar light from quasar host galaxies at redshifts above 6 (2023)
  • 著者名/発表者名: Ding Xuheng、Onoue Masafusa、Silverman John D.、Matsuoka Yoshiki、Izumi Takuma、Strauss Michael A.、...、Toba Yoshiki、et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 621 ページ: 51～55
  • DOI: 10.1038/s41586-023-06345-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XVIII. The Dark Matter Halo Mass of Quasars at z ~ 6 (2023)
  • 著者名/発表者名: Arita Junya、Kashikawa Nobunari、Matsuoka Yoshiki、He Wanqiu、Ito Kei、Liang Yongming、Ishimoto Rikako、Yoshioka Takehiro、Takeda Yoshihiro、Iwasawa Kazushi、Onoue Masafusa、Toba Yoshiki、Imanishi Masatoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 954 ページ: 210～210
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ace43a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Morphological asymmetries of quasar host galaxies with Subaru Hyper Suprime-Cam (2023)
  • 著者名/発表者名: Tang Shenli、Silverman John D、Yesuf Hassen M、Ding Xuheng、Li Junyao、Bottrell Connor、Goulding Andy、Omori Kiyoaki Christopher、Toba Yoshiki、Kawaguchi Toshihiro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 521 ページ: 5272～5297
  • DOI: 10.1093/mnras/stad877
  • 査読あり / オープンアクセス / 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、Iwasawa Kazushi、Strauss Michael A.、...、Toba Yoshiki、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 949 ページ: L42～L42
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acd69f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The cosmic web of X-ray active galactic nuclei seen through the eROSITA Final Equatorial Depth Survey (eFEDS) (2023)
  • 著者名/発表者名: Comparat Johan、Luo Wentao、Merloni Andrea、More Surhud、Salvato Mara、Krumpe Mirko、Miyaji Takamitsu、Brandt William、Georgakakis Antonis、Akiyama Masayuki、Buchner Johannes、Dwelly Tom、Kawaguchi Toshihiro、Liu Teng、Nagao Tohru、Nandra Kirpal、Silverman John、Toba Yoshiki、Anderson Scott F.、Kollmeier Juna
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 673 ページ: A122～A122
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202245726
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Machine-learning Approach to Assessing the Presence of Substructure in Quasar-host Galaxies Using the Hyper Suprime-cam Subaru Strategic Program (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagele Chris、Silverman John D.、Hartwig Tilman、Li Junyao、Bottrell Connor、Ding Xuheng、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 947 ページ: 30～30
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acbd4a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS) (2023)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa Kohei、Yamashita Takuji、Merloni Andrea、...、Toba Yoshiki、Ueda Yoshihiro
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 672 ページ: A171～A171
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202244271
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] PFS-AGN sciences (2024)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba, and PFS-GE AGN subWG
  • 学会等名: PFS-satellite workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Mid-infrared view of optically dark galaxies in the AKARI NEP field (2024)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: ALMA workshop 2023A
  • 国際学会
• [学会発表] AGN sciences with PFS-SSP galaxy evolution survey (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Toba, Yoshiki Matsuoka, Tohru Nagao, Masayuki Akiyama, Kohei Ichikawa, Mitsuru Kokubo, Hisakazu Uchiyama, Hideki Umehata, and PFS-SSP GE AGN subWG
  • 学会等名: 日本天文学会 春季年会
• [学会発表] PFS-SSPによるAGNサイエンス検討状況の紹介 (2024)
  • 著者名/発表者名: 鳥羽儀樹
  • 学会等名: 第1回 PFS-AGN タウンミーティング
  • 招待講演
• [学会発表] すばるHSCによるAGNサイエンスと今後の展望 (2024)
  • 著者名/発表者名: 鳥羽儀樹
  • 学会等名: ブラックホール大研究会 ~星質量から超巨大ブラックホールまで~
  • 招待講演
• [学会発表] An overview of the HSC-AGN science (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: The HSC-AGN collaboration meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Dust properties of extremely luminous infrared galaxies (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: Illuminating the Dusty Universe: A Tribute to the Work of Bruce Draine
  • 国際学会
• [学会発表] How does the AGN number fraction in galaxy clusters depend on redshift and distance from the cluster center? (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: East-Asia AGN Workshop 2023
  • 国際学会
• [学会発表] A search for the most luminous galaxies in the Universe (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: International Symposium on Advanced and Sustainable Science and Technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dust-obscured AGN viewed with multi-wavelength data (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: ASIAA Colloquium
  • 国際学会
• [学会発表] Ionized and molecular gas outflow in dust-obscured AGN (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: Mini-workshop on AGN x ALMA
  • 国際学会
• [学会発表] Galaxy SED and morphological works based on Subaru Hyper Suprime-Cam towards Euclid (2023)
  • 著者名/発表者名: Y.Toba
  • 学会等名: Euclid Consortium meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 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: 鳥羽儀樹, 橋口葵, 太田直美, 柴田実桜, 柳川晏里, 吉本愛使, 大栗真宗, 岡部信広, 上田佳宏, 今西昌俊, 山下拓時, 山田智史, 後藤友嗣, 小山舜平, 李建鋒, 三石郁之, 作田皓基, 長尾透, 大木平, 寺島雄一 , 西澤淳, 登口暁, Malte Schramm
  • 学会等名: 日本天文学会 秋季年会
• [学会発表] 赤外線 (WISE) × X線 (eROSITA) 全天探査で探る宇宙で最も明るい銀河探査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鳥羽儀樹
  • 学会等名: プラネタリウムで俯瞰する多波長全天/広域サーベイ
• [学会発表] 銀河群・銀河団 vs. フィールド: 活動銀河核の発現と環境依存性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 鳥羽儀樹
  • 学会等名: 第11回 山田研究会「宇宙における降着現象 ～活動性・多様性の源～
• [学会・シンポジウム開催] HSC-AGN collaboration meeting 2023 (2023)