自己組織化状態空間モデルによる宇宙マイクロ波背景放射前景放射分離法の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
• 研究課題/領域番号: 24111707
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 竹内 努 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90436072)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 理論天文学 / 宇宙背景放射 / 前景放射 / 赤外銀河 / 電波銀河 / 状態空間モデル

研究概要

現代宇宙論はビッグバン宇宙論の骨子をほぼ確立し, ビッグバンに先行する急激な膨張期であるインフレーションの検証へと向かっている. インフレーション理論は第一原理から完全に決定することは難しく, 宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光のBモード成分を精密
に解析することによって初めてシナリオを絞り込むことができる. しかし, 現実的には銀河系や系外銀河などのCMBの前景放射が重なるため, CMBゆらぎの抽出は極めて困難である. CMBゆらぎの観測は飛躍的進歩を遂げたが, 観測精度の向上, 特に偏光ゆらぎの精密化
に伴って, CMBと前景成分を分離するための本質的に新しい統計的解析方法が必要になってきている. これが領域A04のメインテーマである。
本研究では、これまで天文学分野ではほとんど用いられていなかった自己組織化状態空間モデルという統計的方法を発展させ、Planck衛星のデータをCMBのゆらぎ、銀河系外前景放射、銀河系前景放射、ノイズの4成分に分解し、CMBゆらぎを精密に解析することで初期宇宙の情報を抽出する方法を構築する。前年度はまずこの状態空間モデルで用いる前景放射の各成分の統計的性質を明らかにするため、独立成分分析(ICA)を用いた成分分離法を確立し、分子輝線成分、連続波成分のパワースペクトルを求めた。この成果は学術論文として公表済みである。この統計的性質を仮定することで、状態空間の決定ができる。前年度末にPlanckのデータが公表され、本年度にかけて関連論文も出版されているが、現時点では前景放射の様々な不確定要素が決定していない状態である。このため、H25年度は不定性を含んだ状態で統計的推定を行う自由度を残した解析コードを準備した。新しい観測的制限がつき次第完成できる。
当初の目的は達成したと考えているが、新しい銀河系星間物質観測をインプットとし、Planck, BICEP2など次世代データへの応用を引き続き試みていく。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] CO Component Estimation Based on the Independent Component Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Ichiki, Kiyotomo; Kaji, Ryohei; Yamamoto, Hiroaki; Takeuchi, Tsutomu T.; Fukui, Yasuo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 780 ページ: id. 13, 7 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/780/1/13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of star forming galaxies in AKARI Deep Field-South (2014)
  • 著者名/発表者名: Maｌek, K.; Pollo, A.; Takeuchi, T. T.; Buat, V.; Burgarella, D.; Malkan, M.; Giovannoli, E.; Kurek, A.; Matsuura, S.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 562 ページ: id.A15, 15 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201321665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gas-to-dust mass ratios in local galaxies over a 2 dex metallicity range (2014)
  • 著者名/発表者名: Remy-Ruyer, A.; Madden, S. C.; Galliano, F.; Galametz, M.; Takeuchi, T. T.; Asano, R. S.; Zhukovska, S.; Lebouteiller, V.; Cormier, D.; Jones, A.; Bocchio, M.; Baes, M.; Bendo, G. J.; Boquien, M.; Boselli, A.; DeLooze, I.; Doublier-Pritchard, V.; Hughes, T.; Karczewski, O. Ł.; Spinoglio, L.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 563 ページ: id.A31, 22 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dusty Universe viewed by AKARI far infrared detector (2013)
  • 著者名/発表者名: Maｌek, K.; Pollo, A.; Takeuchi, T. T.; Giovannoli, E.; Buat, V.; Burgarella, D.; Malkan, M.; Kurek, A.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 65 ページ: 1101-1108
  • DOI: 10.5047/eps.2013.06.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clustering of far-infrared galaxies in the AKARI All-Sky Survey North (2013)
  • 著者名/発表者名: Pollo, A.; Takeuchi, T. T.; Solarz, A.; Rybka, P.; Suzuki, T. L.; Pępiak, A.; Oyabu, S.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 65 ページ: 1109-1116
  • DOI: 10.5047/eps.2013.06.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] What determines the grain size distribution in galaxies? (2013)
  • 著者名/発表者名: Asano, Ryosuke S.; Takeuchi, Tsutomu T.; Hirashita, Hiroyuki; Nozawa, Takaya
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 432 ページ: 637-652
  • DOI: 10.1093/mnras/stt506
  • 査読あり
• [学会発表] 遠赤外線セレクト銀河の空間分布のパワースペクトル解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木智子, 竹内努, Agnieszka Pollo, 大藪進喜
  • 学会等名: 日本天文学会2014春季年会
  • 発表場所: 三鷹
  • 年月日: 20140319-20140322
• [学会発表] Clustering of 24 um selected galaxies in the AKARI NEP Deep Field (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Solarz, A. Pollo, T.T. Takeuchi
  • 学会等名: Winter School; Cosmology with Wide-Field Surveys Saas Fee
  • 発表場所: Engelberg, Switzerland
  • 年月日: 20140302-20140307
• [学会発表] The Infrared Excess-UV spectral Slope Relation of Galaxies at 0 < z < 3 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. T. Takeuchi, A. T. Kawakita, K. Malek, T. L. Suzuki, A. K. Inoue, V. Buat, D. Burgarella, S. Noll
  • 学会等名: The impact of galactic structure on star formation
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20140216-20140221
• [学会発表] The spatially resolved star formation and as seen by multiwavelength observations (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Teruya, T. T. Takeuchi
  • 学会等名: The impact of galactic structure on star formation
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20140216-20140221
• [学会発表] The Starburst-AGN Connection in Luminous and Ultraluminous Infrared Galaxies (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Fiorenza,T. T. Takeuchi, K. Malek, C. Liu
  • 学会等名: American Astronomical Society, AAS Meeting #223,
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 20140104-20140109
• [学会発表] The Infrared Excess-UV spectral Slope Relation of Galaxies and its Evolution at 0 < z < 3 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. T. Takeuchi
  • 学会等名: The Life Cycle of Dust in the Universe: Observations, Theory, and Laboratory Experiments
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20131118-20131122
• [学会発表] Constructing the Spectral Energy Distribution Model of Galaxies Considering Dust Extinction and Re-emission (2013)
  • 著者名/発表者名: A. T. Kawakita, T. T. Takeuchi
  • 学会等名: The Life Cycle of Dust in the Universe: Observations, Theory, and Laboratory Experiments
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20131118-20131122
• [学会発表] Baryonic Tully-Fisher relation and star formation rate (2013)
  • 著者名/発表者名: M. I. N. Kobayashi, T. T. Takeuchi
  • 学会等名: The Life Cycle of Dust in the Universe: Observations, Theory, and Laboratory Experiments
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20131118-20131122
• [学会発表] How do the extinction curves in galaxies evolve? (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Asano, T. Takeuchi, H. Hirashita and T. Nozawa
  • 学会等名: The Life Cycle of Dust in the Universe: Observations, Theory, and Laboratory Experiments
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20131118-20131122
• [学会発表] AKARI全天カタログを用いた銀河分布のパワースペクトル解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木智子, 竹内努, Agnieszka Pollo, 大藪進喜
  • 学会等名: 日本天文学会2013秋季年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130910-20130912
• [学会発表] Ultra Luminous Infrared Galaxies in the AKARI deep fields (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Pollo, T. T. Takeuchi, V. Buat, D. Burgarella, E. Giovannoli, M. Malkan, and A. Kurek
  • 学会等名: The 6th meeting on Cosmic Dust
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20130805-20130809
• [学会発表] The Infrared Excess-UV spectral Slope Relation of Galaxies at 0 < z < 3 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. T. Takeuchi, A. T. Kawakita, K. Malek, T. L. Suzuki, A. K. Inoue, V. Buat, D. Burgarella, S. Noll
  • 学会等名: The 6th meeting on Cosmic Dust
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20130805-20130809
• [学会発表] Properties of FIR-bright ADF-S galaxies (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Małek, A. Pollo, T. T. Takeuchi, V. Buat, D. Burgarella, E. Giovannoli, M. Malkan, and A. Kurek
  • 学会等名: A Panchromatic View of Galaxy Evolution
  • 発表場所: Paphos, Cyprus
  • 年月日: 20130610-20130614
• [学会発表] The angular power spectrum analysis of far-infrared galaxies detected by AKARI (2013)
  • 著者名/発表者名: T. L. Suzuki, T. T. Takeuchi, A. Pollo, S. Oyabu
  • 学会等名: A Panchromatic View of Galaxy Evolution
  • 発表場所: Paphos, Cyprus
  • 年月日: 20130610-20130614
• [図書] 銀河-その構造と進化- (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内 努
  • 総ページ数: 397
  • 出版者: 日本評論社