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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究的目的是通过分析宇宙抗离子之前的中性氢原子得出的21厘米线观测数据来限制早期宇宙中的银河进化和电离历史。具体而言，通过应用各种统计数据以去除前景辐射，这是21厘米线观测的最大障碍，我们获得了21cm线的观察限制。（1）使用印度射电望远镜UGMRT分析了低频无线电数据。同时，我们开发了用于互相关的分析软件，开发了一个程序，以估算无线电波图像的功率谱，并进一步为实验创建了观察模拟，并进行了实验。其中有发现，人造无线电波的影响是21厘米线观测的另一个障碍，非常强大，需要仔细选择数据。此外，删除被人工无线电波污染的数据的过程只有一部分数据可用，该数据已被发现对21cm线功率谱分析和去除前景辐射的分析具有显着的负面影响。（2）对低频射电望远镜边缘的21cm信号观察数据进行分析。合并了多种模型，包括21厘米线模型，与观测值相关的系统误差以及用于前景辐射建模的多项式，并根据贝叶斯统计进行了光谱分析。发现分析的结果在很大程度上取决于前景辐射模型观测值的误差和频率范围。此外，我们继续分析来自澳大利亚射电望远镜MWA（Murchison Widefield阵列）的数据的各种频率数据。我们已经建立了一个数据分析管道，从最新的数据校准软件到成像。机器学习方法正在继续进行分析和前景辐射去除，并准备在将来分析大规模数据。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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
通讯作者：
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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