Investigating the first star formation and reionization process of the Universe by MWA

通过 MWA 研究宇宙第一颗恒星的形成和再电离过程

• 批准号: 21H04467
• 负责人: 杉山 直
• 金额: $ 26.79万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04467/
• 关键词: 宇宙再電離; 最初期星形成; 構造形成; 21㎝線放射; 21cm線放射; 宇宙磁場; 初代天体; 宇宙論

本研究計画はオーストラリアの低周波電波干渉計実験であるMWAに参加し、世界初の宇宙再電離期からの中性水素21cm線シグナル検出を目指すものである。。特にすばるHSCのLAEを用いた相互相関、および明るい背景天体からの吸収線（21cm forest）を用いて前景放射の影響を軽減し、検出を目指すことに特徴がある。今年度の研究実績概要は以下の通りである。すばるHSCで探るLyα輝線銀河：すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラHSC1で広領域深撮像観測が完了し、Lyα輝線銀河（LAE）2 のサンプルを再構築した。宇宙再電離源としてLAEの星間物質から放出される高エネルギー光子（Lyman continuum photon）の量を推定し、その影響は無視できるほど小さいことを示した(Umeda et al. 2022)。宇宙再電離直前のLAEの探索も行ない、その数密度や光度関数を求めた(Harikane et al. 2023)。低周波電波観測で探る中性水素：MWAで宇宙再電離期の中性水素の21cm線の観測を行なった。人工電波の除去のために、時系列データの非ガウス性を利用するアルゴリズムを開発した。Parkesで大マゼラン雲のパルサーと高速電波バーストの探査を行ない、偏波解析の効率的なアルゴリズムを開発した(Hisano et al., ApJ, 2022; Cooray et al., PASJ, 2023)。CMBと21cm forestで探る宇宙再電離：CMBを用いて宇宙再電離の様子を将来的にどこまで明らかにできるかについて、主成分分析の方法で検討した(Sakamoto et al., ApJ, 2022)。21cm forest観測を想定してCDMサブストラクチャーの影響を見積もり、シグナルが1割ほど大きくなることを見出した(Kadota et al., JCAP, 2023)。

This research project aims to investigate the influence of low frequency radio interference on MWA in the early reionization period of the universe. HSC LAE uses correlation, illumination, absorption lines (21cm forest), foreground emission, and features. This year's research summary is as follows: The HSC is used to detect the Lyα-ray Galaxy: the telescope's ultra-wide field of view main focus area HSC1 is used to detect the Lyα-ray Galaxy (LAE) 2. The source of cosmic reionization and the amount of interplanetary matter emitted by the LAE are estimated and the effects are ignored (Umeda et al. 2022). The exploration of LAE in the process of cosmic reionization, the calculation of numerical density and photometric correlation (Harikane et al. 2023). Low-frequency radio wave detection of neutral water elements: MWA detection of neutral water elements in the cosmic reionization period and 21cm line detection. Artificial radio waves are removed from the system, time series are removed from the system, and the system is used to open the system. Parkes has developed a comprehensive system for the exploration of large-scale clouds and high-speed radio waves, and the efficiency of partial wave analysis (Hisano et al., ApJ, 2022; Cooray et al., PASJ, 2023)。CMB 21cm forest (Sakamoto et al., ApJ, 2022)。21cm forest measurements are considered to determine the impact of CDM on the growth of the forest (Kadota et al., JCAP, 2023)。

项目成果

Multi-Object Spectroscopy Galaxy Surveys: Bridging Past, Present, and Future

多目标光谱星系巡天：连接过去、现在和未来

• 发表时间: 2021
• 作者: Pankaj Attri;Takamasa Okumura;Fadzai L. Chawarambwa;Tika E. Putri;Nozomi Takeuchi;Kazunori Koga;Kenji Ishikawa;Kunihiro Kamataki;and Masaharu Shiratani;大内正己
• 通讯作者: 大内正己

Measuring the cosmological density field twice: A novel test of dark energy using CMB the quadrupole

两次测量宇宙密度场：使用 CMB 四极杆进行暗能量的新颖测试

• 发表时间: 2022
• 作者: S.Acharya;K.Shigaki;S.Yano;et al.;Kensuke Homma;谷田征輝;市來淨與
• 通讯作者: 市來淨與

オーストラリア連邦科学産業研 究機構/メルボルン大学/カーティン大学(オーストラリア)

澳大利亚联邦科学与工业研究组织/墨尔本大学/科廷大学（澳大利亚）

銀河団偏光と宇宙マイクロ波背景輻射四重極揺らぎを用いた暗黒エネルギーの新しい検証法

利用星系团极化和宇宙微波背景辐射四极涨落验证暗能量的新方法

• 发表时间: 2021
• 作者: C. W. Chuang ;T. Kawakami;Y. Saruta;T. Kato;K. Sugawara;K. Nakayama;S. Souma;M. Kitamura;K. Horiba;H. Kumigashira;A. Chainani;T. Takahashi;and T. Sato;小林雅俊;Kensuke Homma et al.;市來淨與
• 通讯作者: 市來淨與

オーストラリア連邦科学産業研究機構/メルボルン大学/カーティン大学(オーストラリア)

澳大利亚联邦科学与工业研究组织/墨尔本大学/科廷大学（澳大利亚）