疎性モデリングの宇宙再電離期21cm線観測データ解析への応用

稀疏模型在宇宙再电离期21cm线观测数据分析中的应用

• 批准号: 22KJ3092
• 负责人: 吉浦 伸太郎
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3092/
• 关键词: 宇宙再電離; 21cm線; 電波干渉計; 電波天文学; 宇宙論; 銀河進化; 宇宙物理学

本研究の目的は宇宙再電離期以前の中性水素原子由来の21cm線観測データの解析を通して、宇宙初期の銀河進化や電離史に制限を与えることである。具体的には、さまざまな統計量を応用して、21cm線観測最大の障害である前景放射の除去を行うことで、21cm線に対する観測的制限を得る。(1) インドの電波望遠鏡であるuGMRTによる低周波電波データの解析を行なった。同時に、相互相関に関する解析ソフトウェアの開発や、電波イメージからパワースペクトルを推定するプログラムの開発を行い、さらに実験のために観測シミュレーションを作成し、実験を行なった。その中で、21cm線観測のもう一つの障害である人工電波の影響が非常に強力であり、丁寧なデータの選別が必要であることがわかった。また、人工電波で汚染されたデータを削除するというプロセスでデータが一部しか利用できないことで、21cm線パワースペクトルの解析や前景放射除去に著しい悪影響があることが判明した。(2) 低周波電波望遠鏡であるEDGESの21cm線の信号観測データの解析を実施した。21cm線モデルと観測に伴う系統誤差、前景放射モデル化のための多項式などさまざまなモデルを組み合わせ、ベイズ統計に基づくスペクトルの解析を行なった。解析の結果が、前景放射モデル観測の誤差や周波数範囲に大きく依存することがわかった。その他、引き続きオーストラリアの電波望遠鏡であるMWA(Murchison Widefield Array)のデータについてさまざまな周波数データの解析を行なっている。最新のデータ較正ソフトウェアからイメージングに至るまでのデータ解析パイプラインを確立した。解析や前景放射除去には引き続き機械学習による方法を実験中であり、今後大規模なデータを解析する準備が整った。

Purpose の this study phase は cosmic reionization before の neutral water element atoms origin の 21 cm line 観 デ measurement ー タ の parsing を tong し て, early universe の galaxy evolution history limitations に を や ionization and え る こ と で あ る. Specific に は, さ ま ざ ま な statistic を 応 with し て, 21 cm line 観 の biggest handicap of で あ る prospect line radiation の remove を う こ と で, 21 cm line に す seaborne る 観 limitations of measuring を る. (1) <s:1> ド ド ド radio telescope であるuGMRTによる low-frequency radio waves デ ド タ タ <s:1> analysis を lines なった. に at the same time, each phase masato に masato す る parsing ソ フ ト ウ ェ ア の open 発 や, waves イ メ ー ジ か ら パ ワ ー ス ペ ク ト ル を presumption す る プ ロ グ ラ ム の open 発 を い, さ ら に be 験 の た め に 観 measuring シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を し, consummate be 験 を line な っ た. そ の 観 で, 21 cm line in measuring の も う a つ の handicap of で あ る artificial waves の influence が very に powerful で あ り, ding な デ ー タ の choose don't が necessary で あ る こ と が わ か っ た. ま た で pollution, artificial waves さ れ た デ ー タ を pruned す る と い う プ ロ セ ス で デ ー タ が a し か using で き な い こ と で, 21 cm line パ ワ ー ス ペ ク ト ル の parsing や prospects radiation to remove に the し い 悪 influence が あ る こ と が.at し た. (2) Low-frequency radio telescope であるEDGES <s:1> 21cm line <s:1> signal 観 measurement デ タ タ <s:1> analysis を implementation た た. 21 cm line モ デ ル と 観 に う tracing system, measurement error, prospects for radiation モ デ ル change の た め の polynomial な ど さ ま ざ ま な モ デ ル を group み close わ せ, ベ イ ズ statistical に base づ く ス ペ ク ト ル の parsing line を な っ た. Analytical results の が, prospects for radiation モ デ ル 観 の measurement error や cycle for van 囲 に big き く dependent す る こ と が わ か っ た. そ の, ushers き 続 き オ ー ス ト ラ リ ア の radio telescope で あ る MWA (Murchison Widefield Array) の デ ー タ に つ い て さ ま ざ ま な cycle for デ ー タ の parsing line を な っ て い る. Latest の デ ー タ calibration ソ フ ト ウ ェ ア か ら イ メ ー ジ ン グ に to る ま で の デ ー タ parsing パ イ プ ラ イ ン を establish し た. Parsing や prospects radiation to remove に は lead き 続 き rote learning に よ を る method be in 験 で あ り, future large-scale な デ ー タ を parsing す る prepare が whole っ た.

项目成果

Constraining the 21 cm brightness temperature of the IGM at z = 6.6 around LAEs with the murchison widefield array

• DOI: 10.1093/mnras/stab2235
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: C. Trott;C. Jordan;J. Line;C. Lynch;S. Yoshiura;B. McKinley;P. Dayal;B. Pindor;A. Hutter

SKA時代の低周波21cm線データ解析

SKA时代低频21cm线数据分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Trott;C. M. ; Jordan;C. H. ; Line;J. L. B.;et al.,;吉浦伸太郎;吉浦伸太郎;Shintaro Yoshiura;吉浦伸太郎
• 通讯作者: 吉浦伸太郎

21cm線揺らぎのパワースペクトルの最近の進展

21cm线波动功率谱的最新进展

• 发表时间: 2021
• 作者: Trott;C. M. ; Jordan;C. H. ; Line;J. L. B.;et al.,;吉浦伸太郎;吉浦伸太郎;Shintaro Yoshiura;吉浦伸太郎;吉浦伸太郎
• 通讯作者: 吉浦伸太郎

Probing the primordial Universe with 21cm line from cosmic dawn/epoch of reionization

从宇宙黎明/再电离时代用 21 厘米线探测原始宇宙

• DOI: 10.1093/pasj/psac015
• 发表时间: 2022
• 期刊: Publications of the Astronomical Society of Japan
• 影响因子: 2.3
• 作者: Minoda Teppei;Saga Shohei;Takahashi Tomo;Tashiro Hiroyuki;Yamauchi Daisuke;Yokoyama Shuichiro;Yoshiura Shintaro
• 通讯作者: Yoshiura Shintaro

Emulating the 21cm global signal and analyzing the EDGES public data

模拟21cm全球信号并分析EDGES公共数据

• 发表时间: 2023
• 作者: Trott;C. M. ; Jordan;C. H. ; Line;J. L. B.;et al.,;吉浦伸太郎;吉浦伸太郎;Shintaro Yoshiura
• 通讯作者: Shintaro Yoshiura