遠赤外線・サブミリ波スペクトル観測で暴く、塵に隠された銀河化学進化

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25707010
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 長尾 透 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 教授 (00508450)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 電波天文学 / 宇宙物理 / 銀河進化

研究実績の概要

アルマ望遠鏡による微細構造輝線観測との関係では、サイクル０で取得したデータに基づく２編目の査読論文を共著で出版した。赤方偏移５程度のサブミリ銀河について、私のサイクル０の観測で計測した [NII]205 輝線の強度と、サイクル０の別課題で同一天体について計測した [CII]157 輝線の強度を比較することで、当該天体の金属量推定の精度を向上させた。既に出版していた１編目の論文では、[NII]205 輝線と [CII]157 輝線の速度プロファイルの間に若干の差異があり、その原因が謎のままであったが、サイクル０で観測した高精度の [CII]157 スペクトルを使うことによりこの差異は消滅した。更に遠方銀河における微細構造輝線の観測を進めていくため、サイクル２で２件の観測提案を highest priority 課題として採択していただいたが、この観測については現在のところ実行を待機している段階である。
サイクル２データが平成２７年度に得られることを見据え、平成２６年度の間に微細構造輝線の解釈に関する理解を深めることを目的とした活動を推進した。具体的には、平成２６年６月１８ー１９日および１２月２ー３日に系外銀河における微細構造輝線観測をテーマにした勉強会を世話人として開催し、国内の観測および理論の両サイドの関連研究者と突っ込んだ議論を行う場面を設けた。
一方、広視野の赤外線データと可視光データを比較することによって、塵に深く覆われた銀河の系統的な探査を進める取組についても並行して進めた。すばる望遠鏡の超広視野カメラ Hyper Suprime Cam のサーベイが初期データをリリースしたことを受け、赤方偏移２程度で顕著に赤化を受けた銀河種族を探査した結果、そうした銀河を数十天体発見することに成功した。このサンプルの統計的性質などは査読論文にとりまとめ、平成２６年度内に投稿した。

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

アルマ望遠鏡による観測との関係では、サイクル０、１、２いずれの機会でも共同利用観測の時間を獲得してきており、サイクル０のデータについては２編の査読論文を出版できている。またサイクル１と２のデータを解釈するための準備も具体的な勉強会などの形で進めることができている。
広視野の赤外線データと可視光データの比較による塵に深く覆われた銀河種族の探査に関しては、既に初期成果を査読論文にとりまとめて投稿することができている。
更に中長期的な将来計画との関係では、我が国が中心となって推進している赤外線宇宙望遠鏡計画である SPICA 衛星のサイエンス検討に深く関わり、サーベイ立案などに充分な貢献をすることができている。

今後の研究の推進方策

アルマ望遠鏡による観測との関係では、サイクル１とサイクル２で取得された（あるいはこれから取得される）観測データの解析を速やかに完了させる。この解析結果を解釈するための光電離モデル計算について、特に光解離領域が輝線スペクトルに影響を顕著に及ぼすようなパラメータスペースに関しては追加計算を進め、データの正しい解釈が得られる体制を速やかに構築する。必要に応じて、我が国の関連分野研究者との意見交換を行う場面を勉強会や研究会といった形式で用意する。
広視野の赤外線データと可視光データの比較による塵に深く覆われた銀河種族の探査に関しては、可視光の部分で Hyper Suprime Cam 以外の広域サーベイデータも積極的に組合せ、未調査のパラメータスペースにおける探査を更に推進する。また分光フォローアップ観測を進めるために必要な望遠鏡時間を確保するための活動も進める。
更に中長期的な将来計画との関係では、SPICA 衛星のサイエンス検討に引き続き参画し、サーベイ計画の具体化に貢献する。

次年度使用額が生じた理由

申請時における計画では、膨大な観測データを効率よく解析して研究期間内に成果をとりまとめられるように研究員を雇用して研究を進める予定だった。ところが本研究に対する直接経費配分額が申請額よりも大幅に少なかったために当初計画通りでは研究員の雇用が不可能になり、そのままでは研究期間内に予定の研究を完了させることができない事態となった。そこで研究期間４年間の中での研究の順序を見直し、計画の１年目は支出額をできるだけ減らして２年目と３年目の２年間で集中的にデータ解析を進めることとし、この２年間について研究員を雇用することとした。この方針に従い、計画１年目にあたる平成２５年度は、基金分と補助金分を合わせて２００万円が配分されたうちの約１３０万円を次年度に繰り越し、この１３０万円のうち約半分は平成２６年度に（人件費として）支出し、残る半分（約６４万円）をここで次年度（平成２７年度）使用額としている。

次年度使用額の使用計画

上記の通り、次年度使用額については、もともと平成２７年度に配分されている金額だけでは不足している研究員の雇用費に充てる計画である。これは本計画を計画期間内に完了させて成果をとりまとめるためにはどうしても必要なことである。

研究成果

• [雑誌論文] Physical conditions of the interstellar medium in star-forming galaxies at z=1.5 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hayashi, C. Ly, K. Shimasaku, K. Motohara, M. A. Malkan, T. Nagao, N. Kashikawa, R. Goto, and Y. Naito
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: --- ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA resolves turbulent, rotating [CII] emission in a young starburst galaxy at z=4.8 (2014)
  • 著者名/発表者名: C. De Breuck, R. J. Williams, M. Swinbank, P. Caselli, K. Coppin, T. A. Davis, R. Maiolino, T. Nagao, I. Smail, F. Walter, A. Weiss, and M. A. Zwaan
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 565 ページ: id.A59
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201323331
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Star Formation at 4 < z < 6 from the Spitzer Large Area Survey with Hyper-Suprime-Cam (SPLASH) (2014)
  • 著者名/発表者名: C. L. Steinhardt, J. S. Speagle, P. Capak, J. D. Silverman, M. C. Carollo, J. Dunlop, Y. Hashimoto, B. Hsieh, O. Ilbert, O. Le Fevre, E. Le Floc'h, N. Lee, L. Lin, Y. Lin, D. Masters, H. J. McCracken, T. Nagao, A. Petric, M. Salvato, D. B. Sanders, N. Z. Scoville, K. Sheth, M. A. Strauss, and Y. Taniguchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 791 ページ: id.L25
  • DOI: 10.1088/2041-8205/791/2/L25
  • 査読あり
• [雑誌論文] The FMOS-COSMOS Survey of Star-forming Galaxies at z ~ 1.6. II. The Mass-Metallicity Relation and the Dependence on Star Formation Rate and Dust Extinction (2014)
  • 著者名/発表者名: J. H. Zahid, D. Kashino, J. D. Silverman, L. J. Kewley, E. Daddi, A. Renzini, G. Rodighiero, T. Nagao, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 792 ページ: id.75
  • DOI: 10.1088/0004-637X/792/1/75
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Discovery of Dramatic Optical Variability in SDSS J1100+4421: A Peculiar Radio-loud Narrow-line Seyfert 1 Galaxy? (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, T. Morokuma, R. Itoh, H. Akitaya, N. Tominaga, Y. Saito, L. Stawarz, Y. Tanaka, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 793 ページ: id.L26
  • DOI: 10.1088/2041-8205/793/2/L26
  • 査読あり
• [学会発表] Subaru Wide-Field AGN Survey: The Current Status (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: Subaru Wide-Field AGN Survey 理論班検討会議
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-26
• [学会発表] Subaru Wide-Field AGN Survey with Hyper Suprime Cam (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春期年会 企画セッション "始動HSC戦略枠プログラム"
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-21
• [学会発表] East-Asian Observatory: An optical-infrared view (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春期年会 特別セッション "東アジア天文台構想"
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Low-metallicity active galactic nuclei: Challenges toward identifying young SMBHs (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 初代星・初代銀河研究会2014
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-01-19 – 2015-01-21
  • 招待講演
• [学会発表] SPICA discussion in the Japanese community; focusing on the galaxy evolution studies (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: International Conference "SPICA Core Science Meeting"
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-01-12 – 2015-01-13
  • 招待講演
• [学会発表] HSC-SSP and the AGN WG activities (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: International Conference "Evolution of Supermassive Black Holes with HSC"
  • 発表場所: 台湾中央研究院, Taiwan
  • 年月日: 2014-12-18 – 2014-12-20
• [学会発表] Observational studies of the quasar evolution (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: International Conference "China-Subaru Workshop 2014"
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] SPICAサイエンス検討中間報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 光学赤外線天文学連絡会 スペース将来計画シンポジウム
  • 発表場所: 国立天文台三鷹キャンパス（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] Subaru Wide-Field AGN Survey (SWANS) with Hyper Suprime Cam (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第２回ワークショップ
  • 発表場所: 筑波大学計算科学研究センター（茨木県つくば市）
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] 2020年代のキーサイエンスとスペース計画： 銀河進化研究の観点から (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 研究会 "2020年代の光赤外天文学： スペース計画の展望"
  • 発表場所: 宇宙科学研究所相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2014-08-11 – 2014-08-11
  • 招待講演
• [学会発表] Extragalactic Studies with ALMA Archival Data (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: International Conference "East Asia ALMA Science Workshop"
  • 発表場所: Jeju, Republic of Korea
  • 年月日: 2014-07-14 – 2014-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] 微細構造輝線による ISM 化学組成研究の可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: 勉強会 "Extragalactic Fine-Structure Line"
  • 発表場所: 国立天文台三鷹キャンパス（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2014-06-18 – 2014-06-19
• [学会発表] SPICA, for revealing the obscured chemical evolution of galaxies (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagao
  • 学会等名: International Conference "SPICA Science Workshop"
  • 発表場所: Leiden, Netherland
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
  • 招待講演