最遠方電波銀河の探査による初期宇宙での大質量銀河および原始銀河団の研究

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: なぜ宇宙は加速するのか? - 徹底的究明と将来への挑戦 -
• 研究課題/領域番号: 16H01101
• 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): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 銀河進化 / 構造形成 / 電波銀河 / 多波長天文学

研究実績の概要

平成28年度は、すばる望遠鏡Hyper Suprime Cam (HSC)の可視光広域撮像データと米国超大型電波干渉系(Very Large Array; VLA)の電波広域撮像データ(FIRST)を組み合わせて遠方電波銀河を探査するための基礎的調査を進めた。
この両データのマッチングによりFIRST電波源の可視光対応天体を選出する際、マッチングの条件をどのように取るかによってサンプルの完全性(completeness)および誤混入(contamination)の割合が大きく変化する。いくつかの条件を試した結果、完全性をできるだけ高くしつつ誤混入をできるだけ避けるためのHSC-FIRSTマッチングの最適な条件を定める事ができた。
これを踏まえ、現時点で取得できている100平方度程度のHSC画像とFIRST画像を使って電波銀河サンプルを構築し、その統計的性質を調査した。その結果、過去のSDSS-FIRSTマッチングでは可視光対応天体が見つかっていなかったFIRST電波源に対してもHSC画像で可視光対応天体を多くの場合で見つける事ができた。また過去のSDSS-FIRSTサンプルに比べると、HSC-FIRSTサンプルではより遠方にある電波銀河まで選択できていることを確認した（測光赤方偏移のmedian値でSDSS-FIRSTが0.6程度に対してHSC-FIRSTは0.9程度）。更に、SDSS-FIRSTでは可視光感度が不足していて見つからなかったような、非常に大きなradio-loudnessを持つ電波銀河のサンプルを得ることにも成功した。
このHSC-FIRSTサンプルについてライマンブレイク法により遠方天体を探すことで、赤方偏移が4を超す複数の遠方電波銀河候補も選出することができた。そこでこの候補天体に対する分光追求観測をすばる望遠鏡および欧州南天天文台VLTに提案した。

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

本研究課題の根幹をなすHSCとFIRSTの広域撮像データ同士のマッチング方法について、計画初年度のうちに最適な方法を決定することができている。また、赤方偏移4を超す遠方電波銀河の複数の候補天体を計画初年度のうちに発見し、その赤方偏移を確定させるための可視分光フォローアップ観測の提案も計画初年度のうちにハワイ観測所すばる観測所および欧州南天天文台Very Large Telescope (VLT)に提出することができている。以上を踏まえ、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

計画初年度に調査した、電波銀河選出のためにFIRSTデータとHSCデータを組み合わせる方法および、選出したHSC-FIRST電波銀河サンプルの基本的統計情報について、論文としてとりまとめた上で投稿する。一方、計画初年度に選出した、赤方偏移4を超す遠方電波銀河の候補天体について、提案していた可視分光フォローアップ観測が遂行され次第、迅速にデータを解析する。得られたスペクトルに基いて赤方偏移を確定し、高赤方偏移宇宙における電波銀河の個数密度を導出する。
また、HSCの観測の進行に合わせて、計画初年度よりも広い天域について遠方電波銀河の候補天体探査を進め、赤方偏移5を超す最遠方電波銀河を探す。候補が見つかり次第、可視分光フォローアップ観測を地上大口径望遠鏡に提案し、スペクトルの取得を進める。こうした最遠方電波銀河は大質量銀河の形成を考える上で大変興味深い研究対象であるため、可視分光フォローアップ観測だけではなく、近赤外線高空間分解能フォローアップ撮像観測やアルマ望遠鏡による高感度ミリ波サブミリ波観測など多波長でのフォローアップ観測を進め、初期宇宙における大質量銀河に関する知見を深める。
更に、HSC可視光多色広域画像データを用いて、遠方電波銀河の周囲における銀河の空間分布や個数密度を調査し、遠方電波銀河が密度超過領域のトレーサーとなっているかどうかについて調査を進める。原始銀河団の発見に至った場合、多色撮像情報などを組み合わせることにより、初期宇宙における構造形成について詳細な調査を進める。

研究成果

• [国際共同研究] プリンストン大学/ハワイ大学/カリフォルニア工科大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: プリンストン大学/ハワイ大学/カリフォルニア工科大学
• [国際共同研究] バルセロナ大学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: バルセロナ大学
• [国際共同研究] 台湾中央研究院/台湾精華大学(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 台湾中央研究院/台湾精華大学
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学/ダーラム大学/エジンバラ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ケンブリッジ大学/ダーラム大学/エジンバラ大学
• [国際共同研究] フィレンツェ大学/ローマ天文台/アルチェトリ天文台(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: フィレンツェ大学/ローマ天文台/アルチェトリ天文台
• [雑誌論文] ALMA Reveals Strong [CII] Emission in a Galaxy Embedded in a Giant Lyα Blob at z=3.1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Umehata, H.; Matsuda, Y.; Tamura, Y.; Kohno, K.; Smail, I.; Ivison, R. J.; Steidel, C. C.; Chapman, S. C.; Geach, J. E.; Hayes, M.; Nagao, T.; Ao, Y.; Kawabe, Y.; Yun, M. S.; Hatsukade, B.; Kubo, M.; Kato, Y.; Saito, T.; Ikarashi, S.; Nakanishi, K.; Lee, M.; Izumi, T.; Mori, M.; Ouchi, M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 834 ページ: id.L16
  • DOI: 10.3847/2041-8213/834/2/L16
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Outflow and Metallicity in the Broad-Line Region of Low-Redshift Active Galactic Nuclei (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin, J.; Nagao, T.; Woo, J. -H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 ページ: id.24
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/1/24
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Clustering of Infrared-bright Dust-obscured Galaxies Revealed by the Hyper Suprime-Cam and WISE (2017)
  • 著者名/発表者名: Toba, Y.; Nagao, T.; Kajisawa, M.; Oogi, T.; Akiyama, M.; Ikeda, H.; Coupon, J.; Strauss, M. A.; Wang, W.; Tanaka, M.; Niida, M.; Imanishi, M.; Lee, C.; Matsuhara, H.; Matsuoka, Y.; Onoue, M.; Terashima, Y.; Ueda, Y.; Harikane, Y.; Komiyama, Y.; Miyazaki, S.; Noboriguchi, A.; Usuda, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 ページ: id.36
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/1/36
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The FMOS-COSMOS Survey of Star-forming Galaxies at z~1.6. IV. Excitation State and Chemical Enrichment of the Interstellar Medium (2017)
  • 著者名/発表者名: Kashino, D.; Silverman, J. D.; Sanders, D.; Kartaltepe, J. S.; Daddi, E.; Renzini, A.; Valentino, F.; Rodighiero, G.; Juneau, S.; Kewley, L. J.; Zahid, H. J.; Arimoto, N.; Nagao, T.; et a.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 ページ: id.88
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/1/88
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new quadruple gravitational lens from the Hyper Suprime-Cam Survey: the puzzle of HSC J115252+004733 (2017)
  • 著者名/発表者名: More, A.; Lee, C.; Oguri, M.; Ono, Y.; Suyu, S. H.; Chan, J. H. H.; Silverman, J. D.; More, S.; Schulze, A.; Komiyama, Y.; Matsuoka, Y.; Miyazaki, S.; Nagao, T.; Ouchi, M.; Tait, P. J.; Tanaka, M. M.; Tanaka, M.; Usuda, T.; Yasuda, N.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 465 ページ: p.2411-2419
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2924
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Deep Field in SSA22: Blindly Detected CO Emitters and [CII] Emitter Candidates (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayatsu, N. H.; Matsuda, Y.; Umehata, H.; Yoshida, N.; Smail, I.; Swinbank, A. M.; Ivison, R.; Kohno, K.; Tamura, Y.; Kubo, M.; Iono, D.; Hatsukade, B.; Nakanishi, K.; Kawabe, R.; Nagao, T.; Inoue, A. K.; Takeuchi, T. T.; Lee, M.; Ao, Y.; Fujimoto, S.; Izumi, T.; Yamaguchi, Y.; Ikarashi, S.; Yamada, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A search for Ly-alpha emitters around a concentrated-region of strong Ly-alpha absorbers at z=2.3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogura, K.; Nagao, T.; Imanishi, M.; Kashikawa, N.; Taniguchi, Y.; Kajisawa, M.; Kobayashi, M. A. R.; Toba, Y.; Nobunara, K.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: -
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular gas on large circumgalactic scales at z=3.47 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ginolfi, M.; Maiolino, R.; Nagao, T.; Carniani, S.; Belfiore, F.; Cresci, G.; Hatsukade, B.; Mannucci, F.; Marconi, A.; Pallottini, A.; Schneider, R.; Santini, P.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). I. Discovery of 15 Quasars and Bright Galaxies at 5.7 < z < 6.9 (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, Y.; Onoue, M.; Kashikawa, N.; Iwasawa, K.; Strauss, M. A.; Nagao, T.; et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 828 ページ: id.26
  • DOI: 10.3847/0004-637X/828/1/26
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Revisiting the Completeness and Luminosity Function in High-redshift Low-luminosity Quasar Surveys (2016)
  • 著者名/発表者名: Niida, M.; Nagao, T.; Ikeda, H.; Matsuoka, K.; Kobayashi, M. A. R.; Toba, Y.; Taniguchi, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 832 ページ: id.208
  • DOI: 10.3847/0004-637X/832/2/208
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Near-infrared Spectroscopy of Nearby Seyfert Galaxies: Is There Evidence for Shock Excitation in Narrow-line Regions? (2016)
  • 著者名/発表者名: Terao, K.; Nagao, T.; Hashimoto, T.; Yanagisawa, K.; Matsuoka, K.; Toba, Y.; Ikeda, H.; Taniguchi, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 833 ページ: id.190
  • DOI: 10.3847/1538-4357/833/2/190
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] AGN studies through East-Asia collaborations (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T.
  • 学会等名: Subaru international partnership science and instrumentation workshop
  • 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: 2017-03-22 – 2017-03-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A new survey for radio galaxies with HSC-FIRST (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T.
  • 学会等名: 新学術領域「なぜ宇宙は加速するのか？ 徹底的究明と将来への挑戦」シンポジウム
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2017-03-08 – 2017-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] 初期宇宙における巨大ブラックホールの探査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長尾透
  • 学会等名: 第4回白眉学際研究ワークショップ
  • 発表場所: 京都大学フィールド科学教育センター瀬戸臨海実験所（和歌山県・白浜町）
  • 年月日: 2017-03-04 – 2017-03-05
• [学会発表] AGN Sciences in the PFS Survey (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagao, T., Matsuoka, Y.,
  • 学会等名: the 8th PFS collaboration meeting
  • 発表場所: ボルチモア（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] HSC-FIRST radio galaxy survey: Selection and initial results (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuhara, K., Nagao, T., and the HSC Project 41 members
  • 学会等名: Panoramas of the Evolving Cosmos
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島県・広島市）
  • 年月日: 2016-11-28 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] HSC-FIRST radio galaxy survey: Selection and initial results (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuhara, K., Nagao, T., and the HSC Project 41 members
  • 学会等名: East-Asia AGN Workshop 2016
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2016-09-22 – 2016-09-24
  • 国際学会
• [学会発表] HSC-FIRST radio galaxy survey. I. Selection and initial results (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuhara, K., Nagao, T., and the HSC Project 41 members
  • 学会等名: HSC collaboration meeting
  • 発表場所: 東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構（千葉県・柏市）
  • 年月日: 2016-08-22 – 2016-08-26
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] East-Asia AGN Workshop 2016 (2016)
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2016-09-22 – 2016-09-24