サブミリ波で探る宇宙再電離期の爆発的星形成銀河の観測的研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J10420
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 五十嵐 創 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Keywords: 宇宙再電離期 / サブミリ波銀河 / アルマ望遠鏡 / サブミリ波 / 爆発的星形成銀河

Research Abstract

申請した研究手法の3つの柱, 1)アステ望遠鏡搭載の新カメラによるサブミリ波マップの拡大, 2)アルマ望遠鏡による観測と可視・赤外データによる赤方偏移分布の拡張, 3)アルマの分光観測による赤方偏移の確定のうち2)と3)について大きく且つ確実な進展を得ることができた。
まず研究手法2に関して、申請時の予定の通りアルマ望遠鏡の時間を獲得し年度内に有望な赤方偏移～6候補の波長1100μm-selectのサブミリ波銀河30個について、波長1100μmでの高空間分解能画像を得ることができた。その結果、今まではその正体を知ることができなかった電波や波長100～500μmで暗いサブミリ波銀河について可視・赤外での対応天体を確認することができた。これにより半分以上の(～55%)のターゲットが確かに少なくとも赤方偏移4～5以上にいるであろうことが判明した。これは本研究課題での前提としている「波長450μmなどの短いサブミリ波で暗く波長1100μmでは明るい銀河種族は赤方偏移6などの遠方を狙うのに適した種族である」仮定を支持する結果となっている。
研究手法3に関して、残念ながら申請者はアルマ望遠鏡での分光観測の観測時間を獲得するに至らなかった。しかしながら申請者は本研究の赤方偏移6付近でのサブミリ波銀河の赤方偏移同定の分光観測により最適な手法[CII]輝線を用いた手法を新たに開発し、米国サブミリ波干渉計(SMA)で有望天体の一つでその観測を実行することができた。結果赤方偏移5.7付近に有望な輝線を得ることができた。申請時では赤方偏移5.3を超えれば最遠方サブミリ波銀河であったのでより宇宙再電離期に近いサブミリ波銀河を探すという目標は達成されたといえる。
これらの結果は申請時の研究方針が有望であることを支持しており、今後研究を進める上で重要な基盤となる。なお研究手法1に関しては新カメラの開発が遅れているため実行することができなかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究全体において最も重要な点である再電離期のサブミリ波銀河の可能性が高い天体についてアルマ望遠鏡のデータを得ることができ、アルマなしには検証できなかった「100-500μmで暗い1100μm-selectedの銀河は高赤方偏移にいると考えられる」という仮説を正しいということを得られたことが大きい。また、再電離期のサブミリ波銀河の赤方偏移同定の手法についても目処がつけられた。これらの点より研究初年度として十分な結果を出していると考える。

Strategy for Future Research Activity

本研究最終年度である次年度では一年目に得ることができたアルマ望遠鏡のデータを論文化することを最優先事項にあげたい。なお初年度においてアルマ望遠鏡を用いた3プロジェクトを申請者がPIとして観測が実行されており、これらのデータから4本は論文を書ける見込みである。また本研究の要の一つである再電離期のサブミリ波銀河候補の多波長データを用いた赤方偏移の推定や他研究の推進にあたり、欧州の連合研究機関である南ヨーロッパ天文台(ESO)のドイツにある本部にVisiting Scientistとして1年間滞在し欧州のグループとの連携をはかる。

Research Products

• [Journal Article] AzTEC/ASTE Deep and Wide Submillimeter Galaxy Survey in the Subaru/XMM-Newton Deep Field : Identification of VLA, Spitzer and Herschel Counterparts to 1100-μm-Selected Galaxies and Redshifts (2013)
  • Author(s): Soh Ikarashi, Kotaro Kohno, Itziar Aretxaga, Vinod Arumugam, Karina Caputi, Jim Dunlop, Bunyo Hatsukade, David Hughes, Daisuke Iono, Rob Ivison, Ryohei Kawabe, Kentaro Motohara, Kouichiro Nakanishi, Kouji Ohta, Kenta Suzuki, Yoichi Tamura, Hideki Umehata, Grant Wilson, Kiyoto Yabe, Min Yun
  • Journal Title: Astronomical Society of the Pacific Conference Series Volume: 476 Pages: 265-268
• [Presentation] Discovery of a group of [CII] emitters at z=5.7 (2013)
  • Author(s): 五十嵐創, 河野孝太郎, 本原顕太郎, 嶋作一大, 大内正巳, 田村陽一, 梅畑豪紀, 林将央, 川辺良平, 伊王野大介, 中西康一郎, 柏川伸成, 廿日出文洋, W. Wang, R. J. Ivison, S. Johnson, M. Yun, G. Wilson, C. Ly, D. Hughes, I. Arextaga, M. Malkan
  • Organizer: 日本天文学会2013年秋期年会
  • Place of Presentation: 東北大学(宮城県)
  • Year and Date: 2013-09-12