Chemical evolution of the early universe explored by near-infrared spectroscopy of high-redshift quasars

高红移类星体的近红外光谱探索早期宇宙的化学演化

基本信息

批准号：
22K03683
负责人：
鮫島寛明
金额：
$ 2.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03683/
关键词：
活動銀河核化学進化初期宇宙第一世代星

项目摘要

宇宙の歴史の中で、星や銀河がいつ、どのようにして生まれたのかを明らかにすることは、現代天文学が抱える最重要課題の一つである。本研究は、宇宙で最も明るい天体のクェーサーを観測対象とし、はるか遠方にあるクェーサーから太古の昔に放たれた光を解析することで、星を生む源であるガスの初期宇宙における化学性質を直接調査し、この課題の解決を目指すことを目的としている。本研究は(1)TAO望遠鏡完成前、(2)TAO望遠鏡完成後の２つのフェイズからなるが、本年度は(1)のフェイズとして、現在知られている最遠方のクェーサーのうちの１天体について、公開データを利用した調査を行った。宇宙年齢わずか７億年の頃に放たれたその光を解析した結果、従来の化学進化モデルが予想するよりはるかに大量の鉄がクェーサーのガス中に含まれていた可能性が高いことが判明した。これは、現在宇宙に金属を供給しているIa型および重力崩壊型の超新星爆発とは異なる金属供給源が初期宇宙には存在していたことを示唆している。そこで理論的に存在が予言されているものの観測的な確認はまだ達成されていない種族IIIの星、すなわち第一世代星に着目し、それが金属供給源であった可能性について検討した。第一世代星が起こす特殊な超新星爆発によって放出される鉄の質量の推定値とクェーサーに含まれるガスの典型的な質量との比較から、280太陽質量程度の第一世代星が対不安定型超新星爆発を過去に起こしていたとすると、クェーサーに含まれる大量の鉄が説明できることが判明した。この結果は査読を経てAstrophysical Journal誌から論文として出版され、間接的ではあるものの第一世代星の存在を示唆する観測結果として大きな反響を得た。

现代天文学面临的最重要挑战之一是弄清楚恒星和星系在宇宙历史中何时以及如何形成。这项研究聚焦于宇宙中最亮的天体类星体，分析古代遥远类星体发出的光，以了解早期宇宙中恒星来源气体的化学性质。调查并旨在解决此问题。这项研究由两个阶段组成：（1）TAO望远镜完成之前和（2）TAO望远镜完成之后。今年，作为（1）阶段的一部分，我们将研究最遥远的类星体之一目前已知，利用公开数据进行了一项调查。对宇宙只有 7 亿年时发出的光的分析表明，类星体气体中的铁含量可能比传统化学演化模型预测的要多得多。这表明早期宇宙中存在着与目前为宇宙提供金属的 Ia 型和引力塌缩超新星爆炸不同的金属来源。因此，我们将注意力集中在理论上已预测其存在但尚未得到观测证实的第三星族恒星，即第一代恒星，并研究它们是金属来源的可能性。将第一代恒星引起的特殊超新星爆炸喷射出的铁的估计质量与类星体中所含气体的典型质量进行比较表明，质量约为280个太阳质量的第一代恒星是一颗不稳定的超新星事实证明，如果爆炸发生在过去，类星体中含有的大量铁就可以解释。经过同行评审，这一结果以论文形式发表在《天体物理学杂志》上，作为间接暗示第一代恒星存在的观测结果，引起了很大反响。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Australian National University(オーストラリア)

澳大利亚国立大学（澳大利亚）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

University of Notre Dame(米国)

圣母大学（美国）

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

TAO 6.5-m 望遠鏡用中間赤外線観測装置 MIMIZUKU: 近赤外線チャンネルの性能評価

TAO 6.5米望远镜中红外观测装置MIMIZUKU：近红外通道性能评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
上塚貴史;宮田隆志;酒向重行;大澤亮;浅野健太朗;橘健吾;飯田熙一;成瀬日月;左近樹;尾中敬;片ざ宏一;長谷川直;臼井文彦;内山瑞穂;海老塚昇;細畠拓也;吉井讓;土居守;河野孝太郎;峰崎岳夫;廿日出文洋;江草芙実;小西真広;高橋英則;松林和也;鮫島寛明;山岸光義;小山舜平;堀内貴史;加藤夏子;本原顕太郎
通讯作者：
本原顕太郎

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