多波長で探る宇宙プラズマとダークマターの共進化

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25400236
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 北山 哲 東邦大学, 理学部, 教授 (00339201)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 銀河団 / 宇宙論 / Ｘ線 / ミリ波 / サブミリ波

研究実績の概要

スニヤエフ・ゼルドビッチ(ＳＺ) 効果は、X線とは独立かつ相補的な高温プラズマの観測手段であるが、信号が微弱であるため、高空間分解能観測は従来極めて困難であった。近年進展が著しいＳＰＴ、ＡＣＴ、ＰＬＡＮＣＫ等による観測データも、その空間分解能は１分角よりも大きく、特に遠方銀河団の内部構造を探るには不十分である。我々は、初めて5秒角の空間分解能でのＳＺ効果観測を実現することにアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ＡＬＭＡ）を用いて成功した。この成果は、論文として出版されるとともに、ＡＬＭＡやヨーロッパ南天天文台（ＥＳＯ）のホームページ等でニュースとして紹介された。
また、平成２８年４月に運用を停止したＸ線天文衛星「ひとみ」が事故前に取得していたペルセウス座銀河団の観測データの初期解析から、銀河団中心部のガス運動速度が従来予想されていたよりもはるかに小さいこと、および過去のＸ線衛星により報告されていた暗黒物質起源と考えられる信号が棄却されることなどを明らかにしたので、それぞれ論文として出版した。これらの成果については、さまざまな系統誤差を考慮したより詳細な解析結果をまとめた論文を現在準備中である。
加えて、宇宙論的大規模シミュレーションから示唆される銀河団の非球対称性を実際の観測データを比較する新しい方法論の提唱も行った。
さらに、Ｘ線天文衛星チャンドラによるデータから、Ａｂｅｌｌ １８３５銀河団中に渦巻状のガス内部構造が存在することを発見した。この発見は、見かけ上安定している銀河団においても、銀河団衝突が起こっており、銀河団の内部構造に無視できない影響を与えていることを示唆している。

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

一連の研究成果を計６編の査読論文として平成２８年度中に出版することができた。また、更に次の論文も出版に向けて準備中である。

今後の研究の推進方策

平成２８年度までに得た成果をさらに発展させつつ研究を進めたい。平成２８年度初頭に運用停止となったＸ線衛星「ひとみ」が事故前に取得していた希少なデータを活用するための研究も進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成２８年度は、これまでに得られた研究成果に関する招待講演の依頼を海外の研究機関から受けたが、その渡航・滞在費の一部が依頼側から支出されたため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

平成２９年度は、主に研究成果発表のための旅費支出、およびその際に用いるノートパソコンの購入などを計画している。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/Goddard Space Flight Center/Stanford University/Massachusetts Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/Goddard Space Flight Center/Stanford University/Massachusetts Institute of Technology
  • 他の機関数: 16
• [国際共同研究] University of Waterloo/Saint Mary’s University/University of Manitoba(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Waterloo/Saint Mary’s University/University of Manitoba
• [国際共同研究] Cambridge University/University of Durham(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Cambridge University/University of Durham
• [国際共同研究] Institut d'Astrophysique de Paris/IRFU/Service d'Astrophysique(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Institut d'Astrophysique de Paris/IRFU/Service d'Astrophysique
• [国際共同研究] Max-Planck-Institut fur Astrophysik(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max-Planck-Institut fur Astrophysik
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Embedded Spiral Patterns in the Cool Core of the Massive Cluster of Galaxies Abell 1835 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda, Shutaro; Kitayama, Tetsu; Dotani, Tadayasu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 837 ページ: id.34, 1-9
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa5c3e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hitomi Constraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F.; Akamatsu, H.; Akimoto, F.; Kitayama, T. (81番目); Ota, N. (137番目); 他２１３名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 837 ページ: id. L15, 1-9
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Sunyaev-Zel'dovich effect at 5": RX J1347.5-1145 imaged by ALMA (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitayama, Tetsu; Ueda, Shutaro; Takakuwa, Shigehisa; Tsutsumi, Takahiro; Komatsu, Eiichiro; Akahori, Takuya; Iono, Daisuke; Izumi, Takuma; Kawabe, Ryohei; Kohno, Kotaro; Matsuo, Hiroshi; Ota, Naomi; Suto, Yasushi; Takizawa, Motokazu; Yoshikawa, Kohji
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id.88, 1-19
  • DOI: 10.1093/pasj/psw082
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration: Aharonian, Felix; Akamatsu, Hiroki; Akimoto, Fumie; Kitayama, Tetsu (79番目); Ota, Naomi (135番目); 他２１０名
  • 雑誌名: Nature 巻: 535 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolution and statistics of non-sphericity of dark matter halos from cosmological N-body simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Suto, Daichi; Kitayama, Tetsu; Nishimichi, Takahiro; Sasaki, Shin; Suto, Yasushi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id.97, 1-19
  • DOI: 10.1093/pasj/psw088
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Projected axis ratios of galaxy clusters in the Horizon-AGN simulation: Impact of baryon physics and comparison with observations (2016)
  • 著者名/発表者名: Suto, Daichi; Peirani, Sebastien; Dubois, Yohan; Kitayama, Tetsu; Nishimichi, Takahiro; Sasaki, Shin; Suto, Yasushi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 ページ: id.14, 1-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psw118
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Tadayuki; Kokubun, Motohide; Mitsuda, Kazuhisa; Kelley, Richard; Ohashi, Takaya; Aharonian, Felix; Akamatsu, Hiroki; Akimoto, Fumie; Kitayama, Tetsu (103番目); Ota, Naomi (175番目); 他259名
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: id. 99050U
  • DOI: 10.1117/12.2232379
  • 国際共著
• [学会発表] 重力レンズ銀河団のALMAデータを用いたCO光度関数の制限 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口裕貴, 河野孝太郎, 田村陽一, 大栗真宗, 泉拓磨, 北山哲, 江澤元, 大島泰, 松尾宏, 太田直美
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ＡＬＭＡによるスニヤエフ・ゼルドビッチ効果の初観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北山哲, 上田周太朗, 高桑繁久, 堤貴弘, 小松英一郎, 赤堀卓也, 伊王野大介, 泉拓磨, 川邊良平, 河野孝太郎, 松尾宏, 大栗真宗, 太田直美, 須藤靖, 滝沢元和, 吉川耕司
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 「ひとみ」によるペルセウス座銀河団のガス速度測定: (1) 速度構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 一戸悠人、 飯塚亮、井上翔太、上田周太朗、太田直美、北山哲、佐藤浩介、田中桂悟、 田村隆幸、 辻本匡弘、藤本龍一、前田良知、および「ひとみ」コラボレーション
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 「ひとみ」によるペルセウス座銀河団のガス速度測定: (2) 輝線の非ガウス性とイオン温度への制限 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田周太朗、飯塚亮、一戸悠人、井上翔太、太田直美、北山哲、佐藤浩介、田中桂悟、田村隆幸、辻本匡弘、藤本龍一、前田良知、 および「ひとみ」コラボレーション
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-15