巨大電波望遠鏡群を用いて探る宇宙再電離期にある銀河の星間媒質の研究

利用巨型射电望远镜群研究宇宙再电离时期星系星际介质

• 批准号: 19J01620
• 负责人: 橋本 拓也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01620/
• 关键词: 天文学; 銀河進化

宇宙初期(すなわち遠方)にある銀河の性質を理解することは、銀河進化を明らかにする上で重要なばかりでなく、そ宇宙再電離現象を理解する上でも重要である。本年度は巨大電波干渉計 ALMA (アルマ望遠鏡) を用いて遠方星形成銀河およびクェーサー(中心に超巨大ブラックホールを宿す天体)の星間媒質の研究を行った (Hashimoto et al. 2019a, b)。特に観測ターゲットとした輝線は、二階電離した酸素の輝線と一階電離した炭素の輝線、そして星間塵 (ケイ酸塩などの個体微粒子)による熱的な再放射である。今年度は星形成銀河1天体、クェーサー2天体で両輝線と星間塵による連続光放射を全て検出した。酸素と炭素の輝線光度比は0.5-3 であった。光度比を解釈するため、同時代にあった天体の全輻射光度と光度比の相関を調べたところ、全輻射光度の小さい天体ほど酸素-炭素輝線光度比が大きくなることを示した。この傾向は、(i) 遠方宇宙に普遍的に存在する矮小銀河 (全輻射光度が小さい) では酸素の二階電離輝線が分光観測の強力なツールであることを意味し、(ii) その物理的な背景は赤方偏移 6 で既に質量-金属量関係や電離状態の違いが現れていたことを示唆している。このように、遠方銀河の星間媒質の統計的な研究を拓いた点で非常に意義の高い成果であった。また、上述の光度比が宇宙再電離現象を理解する上で重要なパラメータの一つである電離紫外光光子の脱出率に関わる可能性を指摘し、成層圏天文台 SOFIA へ関連した観測提案を提案し採択された。そして、さらなる遠方銀河の観測へ向けてチリにある巨大望遠鏡 VLT や ALMA へ複数の観測提案を提案し採択された。現在はデータ解析を進めている状況である。

了解早期（即遥远）宇宙中星系的特性不仅对于阐明星系演化很重要，而且对于理解宇宙再电离现象也很重要。今年，我们使用巨型射电干涉仪ALMA（ALMA望远镜）来研究遥远的恒星形成星系和类星体（中心有超大质量黑洞的物体）的星际介质（Hashimoto等人，2019a，b）。具体而言，观测对象的发射线是二次电离氧的发射线、一级电离碳的发射线、以及星际尘埃(硅酸盐等固体粒子)的热再辐射。今年，我们在一个恒星形成星系和两个类星体中检测到了来自发射线和星际尘埃的所有连续光辐射。氧和碳的发射线光度比为0.5-3。为了解释光度比，我们研究了同一时代天体的总辐射光度与光度比之间的相关性，发现总辐射光度较低的天体氧碳发射线光度比变大。这一趋势意味着（i）氧二阶电离发射线是对普遍存在于遥远宇宙中的矮星系（总辐射率低）进行光谱观测的有力工具，以及（ii）其物理背景表明：质量-金属丰度关系和电离态的差异在红移 6 处已经很明显。这是一项极其重要的成就，因为它开启了对遥远星系星际介质的统计研究。我们还指出上述光度比与电离紫外光光子的逃逸率有关的可能性，这是理解宇宙再电离现象的重要参数之一，并向平流层观测站SOFIA提出了相关观测建议。被采纳了。为了进一步观测遥远的星系，向智利巨型望远镜VLT和ALMA提交了几项观测建议，均被采纳。目前正在进行数据分析。

项目成果

Balmer breaks in simulated galaxies at z>6

• DOI: 10.1093/mnras/stz2387
• 发表时间: 2019-08
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: C. Binggeli;E. Zackrisson;Xiangcheng Ma;A. Inoue;Anton Vikaeus;T. Hashimoto;K. Mawatari;I. Shimizu;D. Ceverino

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The absence of [C II] 158um emission in spectroscopically confirmed galaxies at z > 8

经光谱证实 z > 8 的星系中不存在 [C II] 158um 发射

• DOI: 10.1093/mnrasl/slz094
• 发表时间: 2019
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters
• 作者: Laporte N;Katz H;Ellis R S;Lagache G;Bauer F E;Boone F;Inoue A K;Hashimoto T;Matsuo H;Mawatari K;Tamura Y
• 通讯作者: Tamura Y

ウプサラ大学/チャルマース工科大学(スウェーデン)

乌普萨拉大学/查尔姆斯理工大学（瑞典）

Far-infrared properties of local Lyman-conitnuum emitters with SPICA/SAFARI

SPICA/SAFARI 局部莱曼连续发射体的远红外特性

• 发表时间: 2019
• 作者: Binggeli Christian;Zackrisson Erik;Ma Xiangcheng;Inoue Akio K;Vikaeus Anton;Hashimoto Takuya;Mawatari Ken;Shimizu Ikkoh;Ceverino Daniel;T. Hashimoto;T. Hashimoto;T. Hashimoto
• 通讯作者: T. Hashimoto