弱い重力レンズ効果による銀河団サブハローの質量関数と統計的性質の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26800097
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 岡部 信広 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00436073)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 弱い重力レンズ効果 / 銀河団 / 暗黒物質 / 宇宙論 / X線天文学

研究実績の概要

銀河団は宇宙で最大の天体であり、より小さい天体との衝突合体を繰り返し成長してきた。衝突した小天体はサブハローと呼ばれ、銀河団内に一定の割合で存在する。その質量関数や統計的性質を観測的に明らかにすることが本研究の主目的である。銀河団サブハローを直接測定する唯一の方法は背景銀河に対する弱い重力レンズ効果である。銀河団質量の１００分の１程度のサブハローの大きさは 50kpc 程度であり、超近傍銀河団(赤方偏移ｚ<0.06)の場合、見かけの大きさは数分程度と弱い重力レンズ効果で探知できるほど十分大きくなる。見かけの大きいサブハローの潮汐半径をレンズ信号で直接捉えることが本研究で重要な着眼点である。なお、超近傍に位置する銀河団のレンズ効率は弱いが、大量の背景銀河を使うことができ、シグナルノイズ比は、赤方偏移z=0.2程度の銀河団と比べても何な遜色はない。超近傍銀河団を効率良く観測するためには、すばる望遠鏡ハイパーシュプリームカムの超広視野が必要不可欠である。我々は２０１４年秋にハイパーシュプリームカムを用いた銀河団のデータを取得した。本データ解析は概ね順調である。
また、本研究にさきがけて、前主焦点カメラで取得したデータに関する論文を執筆した。発表した論文は６本（うち１本が筆頭著者）であり、投稿した論文が３本、受理された論文が１本になる。これらの論文はハイパーシュプリームカムを用いた弱い重力レンズ解析を遂行する上で重要な知見を提供している。また、そのうち１本は本研究アプローチで発見された銀河団サブハローのX線フォローアップ観測の研究報告である。大きな質量のサブハローではX線を発する銀河団ガスが束縛される可能性があり、弱いX線放射も探知することができる”すざく衛星”を使って観測を行った。その結果広がったサブハローに付随したX線クランプが発見をし、本研究の有効性を証明した。

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

すばる望遠鏡ハイパーシュプリームカムの観測提案が採択され超近傍に位置する６銀河団のデータを２０１４年秋に取得した。本観測提案はハイパーシュプリームカムを用いた弱い重力レンズ解析の最初の観測提案である。撮られたデータは非常に高品質なため、研究成果が大いに期待される。ハイパーシュプリームカムのデータ容量は前主焦点カメラの１桁以上も大きく、非常に高性能なパソコンと大容量のデータサーバーが必要とされる。このため解析の環境整備に時間がかかったものの、その後のデータ解析は概ね順調である。今後様々な系統誤差を今後も精査する必要があるものの、７０％の進行状況で進んでおり、今年度中に論文を投稿予定である。

今後の研究の推進方策

今後も鋭意データ解析を遂行する。新しい観測装置のため、まだ知られていない系統誤差が内在する可能性がある。この系統誤差の評価を中心にデータ解析を行う。このための並列計算なども考慮にいれた解析スクリプト・コードを書いていく。最初の解析であるため、まず１つの銀河団だけに着目しデータ解析を行う予定である。この銀河団に対しての論文の執筆投稿を再優先事項にする。その後、確立した解析手法で撮られた同様の銀河団の解析を行い、系統的な銀河団研究の論文を執筆する予定である。本年度中に１本の論文の投稿を目指したい。また、前回の観測提案に引き続き２回目の観測提案が採択され、２０１５年５月に観測予定で５ー６銀河団のデータを取得予定である。今後もデータをコンプリートに取得するよう観測提案を出し続ける。

次年度使用額が生じた理由

３月より広島大学助教に赴任することになり、科研費が使用可能かどうか不透明だったため、若干の予算を繰り越した。

次年度使用額の使用計画

繰り越したお金は研究打ち合わせなどの旅費に利用する。

研究成果

• [雑誌論文] Universal profiles of the intracluster medium from Suzaku X-ray and Subaru weak-lensing observations (2014)
  • 著者名/発表者名: Okabe, Nobuhiro; Umetsu, K.; Tamura, T.; Fujita, Y.; Takizawa, M.; Zhang, Y.-Y.; Matsushita, K.; Hamana, T.; Fukazawa, Y.; Futamase, T.; Kawaharada, M.; Miyazaki, S.; Mochizuki, Y.; Nakazawa, K.; Ohashi, T.; Ota, N.; Sasaki, T.; Sato, K.; Tam, S.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66,Issue 5 ページ: 9914 pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psu075
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Star formation in the massive cluster merger Abell 2744 (2014)
  • 著者名/発表者名: Rawle, T. D.; Altieri, B.; Egami, E.; Perez-Gonzalez,P. G.; Richard, J.; Santos, J. S.; Valtchanov, I.; Walth, G.; Bouy, H.; Haines, C. P.; Okabe, N.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 442,Issue 1 ページ: p.196-206
  • DOI: 10.1093/mnras/stu868
  • 査読あり
• [雑誌論文] LoCuSS: hydrostatic mass measurements of the high-LX cluster sample - cross-calibration of Chandra and XMM-Newton (2014)
  • 著者名/発表者名: Martino, Rossella; Mazzotta, Pasquale; Bourdin, Herve; Smith, Graham P.; Bartalucci, Iacopo; Marrone, Daniel P.; Finoguenov, Alexis; Okabe, Nobuhiro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 443,Issue 3 ページ: p.2342-2360
  • DOI: 10.1093/mnras/stu1267
  • 査読あり
• [雑誌論文] LoCuSS: the near-infrared luminosity and weak-lensing mass scaling relation of galaxy clusters (2014)
  • 著者名/発表者名: Mulroy, Sarah L.; Smith, Graham P.; Haines, Chris P.; Marrone, Daniel P.; Okabe, Nobuhiro; Pereira, Maria J.; Egami, Eiichi; Babul, Arif; Finoguenov, Alexis; Martino, Rossella
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 443,Issue 4, ページ: p.3309-3317
  • DOI: 10.1093/mnras/stu1387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shapley Supercluster Survey: Galaxy evolution from filaments to cluster cores (2014)
  • 著者名/発表者名: Merluzzi, P.; Busarello, G.; Haines, C. P.; Mercurio, A.; Okabe, N.; Pimbblet, K. J.; Dopita, M. A.; Grado, A.; Limatola, L.; Bourdin, H.; Mazzotta, P.; Capaccioli, M.; Napolitano, N. R.; Schipani, P.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 446,Issue 1 ページ: p.803-822
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2085
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Can we use Weak Lensing to Measure Total Mass Profiles of Galaxies on 20 kiloparsec Scales? (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Masato I. N.; Leauthaud, Alexie; More, Surhud; Okabe, Nobuhiro; Laigle, Clotilde; Rhodes, Jason; Takeuchi, Tsutomu T.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 449,Issue 2 ページ: p.2128-2143
  • DOI: 10.1093/mnras/stv424
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Subaru Weak-lensing Mass Measurements for Galaxy Clusters (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Okabe
  • 学会等名: Astroparticle View of Galaxy Clusters
  • 発表場所: Hiroshima Univ., Japan.
  • 年月日: 2015-03-24 – 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] A Comparison of Weak-lensing and X-ray masses of Galaxy Clusters (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Okabe
  • 学会等名: The X-ray Universe 2014
  • 発表場所: Trinity College Dublin, Ireland
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-19
  • 招待講演
• [備考] Nobuhiro Okabe:publication
  • URL: http://theo.phys.sci.hiroshima-u.ac.jp/~okabe/pub-e.html
• [備考] "The X-ray Universe 2014" Symposium
  • URL: http://xrayuniverse.esa.int/
• [備考] Astroparticle View of Galaxy Clusters
  • URL: http://www-heaf.hepl.hiroshima-u.ac.jp/cluster1503/