すばる超広視野カメラと電波観測データで探る宇宙再電離史と電離プロセスの研究

利用斯巴鲁超广角相机和射电观测数据研究宇宙再电离历史和电离过程

基本信息

批准号：
15J11467
负责人：
今野彰
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11467/
关键词：
銀河天文学高赤方偏移銀河銀河進化銀河形成宇宙再電離

项目摘要

私は、すばる望遠鏡超広視野主焦点カメラ(HSC)を用いて、高赤方偏移宇宙に存在するライマンアルファ輝線天体(LAE)を探査し、宇宙再電離史の解明に取り組んだ。平成28年度ではまず、HSC用の画像解析ソフトウェアによって構築された赤方偏移5.7と6.6のLAEサンプルに問題が無いか検証を行った。次にこのソフトウェアに基づいて、天体の見かけの等級によってどれだけの割合の天体が検出されるかという検出完全性を調べた。これを調べることで、LAEのライマンアルファ光度関数(Lya LF)を正確に求めることができる。以上で得られたLAEサンプルと検出完全性をもとに、赤方偏移5.7と6.6でのLya LFを求めた。赤方偏移6以上でのLya LFを求める意義は、銀河間物質中の中性水素割合x(HI)がどう進化したかという宇宙再電離史を明らかにするところにある。またHSCはこれまでのすばる主焦点カメラ(S-Cam)と比べて7倍ほど広い視野を持っているため、HSCを用いたLAE探査を行うことで、幅広いライマンアルファ光度範囲に渡ってLAEを多数検出することができる。実際、本研究でLya LFを導出することで、過去の研究では不定性の大きかったLya LFの明るい側に強い制限を与えることができた。これにより私は、赤方偏移5.7と6.6のLya LFの明るい側で個数密度の超過が見られることを明らかにした。この原因の一つとして、暗い活動銀河核の存在が考えられる。本研究は、このような高赤方偏移にも活動銀河核が存在する可能性を、これまでの研究とは独立に示唆した点で重要である。また私は、赤方偏移5.7から6.6へのLya LFの進化から、x(HI)の値が0.3程度という制限を与えた。宇宙背景放射の観測値と比較することで、本研究で得られたx(HI)は宇宙背景放射の観測値を正しく説明できることを確認した。

我使用斯巴鲁望远镜超广角定焦相机（HSC）来探索高红移宇宙中存在的莱曼α发射线天体（LAE），并致力于阐明宇宙再电离的历史。 2016财年，我们首次验证了使用HSC图像分析软件构建的红移5.7和6.6的LAE样本是否存在问题。接下来，基于该软件，我们研究了检测完整性，即根据其表观大小检测到的物体的百分比。通过检查这一点，我们可以准确地确定 LAE 的莱曼 α 光度函数 (Lya LF)。根据上面获得的 LAE 样本和检测完整性，确定了红移为 5.7 和 6.6 时的 Lya LF。发现红移大于 6 的 Lya LF 的意义在于揭示宇宙再电离历史，即星际介质中中性氢分数 x (HI) 的演化过程。此外，HSC的视野比之前的斯巴鲁定焦相机（S-Cam）宽七倍，因此通过使用HSC进行LAE探索，可以在较宽的莱曼α光度范围内检测到大量LAE。可以被检测到。事实上，通过在本研究中推导 Lya LF，我们能够对 Lya LF 的光明面施加强有力的约束，而这在过去的研究中存在很大的不确定性。这表明 Lya LF 的亮面在红移 5.7 和 6.6 处存在过量的数密度。造成这种情况的一个可能原因是暗活跃星系核的存在。这项研究很重要，因为它表明，与之前的研究无关，即使在如此高的红移下，活跃的星系核也可能存在。我还根据 Lya LF 从红移 5.7 到 6.6 的演变，将 x(HI) 的值限制为约 0.3。通过与宇宙背景辐射观测值的比较，我们确认本研究中得到的x(HI)能够正确解释宇宙背景辐射观测值。