JWST×ハッブル宇宙望遠鏡、他波長間の機械学習による超新星発見アルゴリズムの構築

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 「学習物理学」の創成－機械学習と物理学の融合新領域による基礎物理学の変革
• 研究課題/領域番号: 23H04494
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 尚孝 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員准科学研究員 (20722804)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 暗黒エネルギー / 超新星 / 宇宙望遠鏡 / 宇宙定数 / 観測的宇宙論 / 宇宙論パラメータ / JWST / 宇宙再電離

研究実績の概要

本研究では、JWSTの観測データから超新星を探し出す試みである。JWSTは大型宇宙赤外線望遠鏡であり、これまで未開拓であった遠方宇宙を観測することが可能となった。ただし、JWSTの観測は、太陽を背面にすることと宇宙デブリの衝突を避けるため、観測方向に大きな制限があり、同じ領域を複数回観測することは難しい。よって、過去に得られたハッブル宇宙望遠鏡のデータや、すばる望遠鏡のデータと組み合わせることにより、超新星を見つける試みである。

2023年度は、JWSTによるCOSMOS領域の観測が一部を除いて完遂し、有力な候補を見つけることができ、追跡観測も承認され、鋭意観測続行中である。観測が難しい点は、遠方に予想以上の活動銀河核（AGN)があることがわかり、これが超新星と見かけが同じなので、判別が容易ではないところである。また、データ処理にもまだ不定性があるが、一つ一つ克服していく解析ソフトウェアを開発している。

また、これとは別に機械学習を応用し、重力レンズを発見する論文を発表した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨夏、新型コロナウィルスに感染してしまい、その後遺症で肺炎を患ってしまったため、思うように解析を進めることができなかった為。

今後の研究の推進方策

今年度は、得られたデータの解析を進める。必要な追跡観測を実行し、遠方超新星の赤方偏移を測定し、母銀河と共に、どのタイプの種類の超新星かを見極め、距離の測定等、これまで観測することができなかった領域の探査に注力する。

研究成果

• [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Lab/University of Texas/Space Telescope Science Institute(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Lawrence Berkeley National Lab/University of Texas/Space Telescope Science Institute
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] IAP/LPNHE(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: IAP/LPNHE
• [雑誌論文] Luminosity Functions of the Host Galaxies of Supernova (2024)
  • 著者名/発表者名: Liang, Zhuoxi ; Suzuki, Nao ; Doi, Mamoru ; Tanaka, Masayuki ; Yasuda, Naoki
  • 雑誌名: Astrophysical Journal accepted 巻: TBD ページ: TBD
  • DOI: 10.48550/arXiv.2401.14603
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Union Through UNITY: Cosmology with 2,000 SNe Using a Unified Bayesian Framework (2024)
  • 著者名/発表者名: Rubin, David ; Aldering, Greg ; Betoule, Marc ; Fruchter, Andy ; Huang, Xiaosheng ; Kim, Alex G. ; Lidman, Chris ; Linder, Eric ; Perlmutter, Saul ; Ruiz-Lapuente, Pilar ; Suzuki, Nao
  • 雑誌名: Astrophysical Journal submitted 巻: TBD ページ: TBD
  • DOI: 10.48550/arXiv.2311.12098
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DESI-253.2534+26.8843: A New Einstein Cross Spectroscopically Confirmed with Very Large Telescope/MUSE and Modeled with GIGA-Lens (2023)
  • 著者名/発表者名: Cikota Aleksandar、Bertolla Ivonne Toro、Huang Xiaosheng、Baltasar Saul、Ratier-Werbin Nicolas、Sheu William、Storfer Christopher、Suzuki Nao、Schlegel David J.、Cartier Regis、Torres Simon、Cikota Stefan、Jullo Eric
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 953 ページ: L5～L5
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ace9da
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Introducing the Texas Euclid Survey for Lyα (TESLA) Survey: Initial Study Correlating Galaxy Properties to Lyα Emission (2023)
  • 著者名/発表者名: Chavez Ortiz Oscar A. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 952 ページ: 110～110
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acc403
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Roman CCS White Paper: Measuring Type Ia Supernovae Discovered in the Roman High Latitude Time Domain Survey (2023)
  • 著者名/発表者名: Hounsell et al.
  • 雑誌名: arxiv 巻: TBD ページ: TBD
  • DOI: 10.48550/arXiv.2307.02670
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Retrospective Search for Strongly Lensed Supernovae in the DESI Legacy Imaging Surveys (2023)
  • 著者名/発表者名: Sheu William、Huang Xiaosheng、Cikota Aleksandar、Suzuki Nao、Schlegel David J.、Storfer Christopher
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 952 ページ: 10～10
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acd1e4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bump Morphology of the CMAGIC Diagram (2023)
  • 著者名/発表者名: Aldoroty L. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 948 ページ: 10～10
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acad78