Observational study of ionising photon escape from galaxies for understanding cosmic reionisation

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研究代表者は天文学の大きな未解明問題の一つである宇宙再電離現象を研究対象とし、その電離源の特定を目的に観測的研究を進めた。電離源の最有力候補は初期宇宙に誕生した小質量の星形成銀河であるが、個々の銀河からの電離光子放射量（=電離光子生成量x脱出率）に大きな不定性が残っていたため、結論には至っていなかった。この問題に研究代表者は以下の三つの段階を経て迫った。１．小質量星形成銀河の電離光子脱出率：ハッブル宇宙望遠鏡の深い紫外観測によって赤方偏移3の小質量星形成銀河からの電離紫外光を観測し、電離光子脱出率を大きなサンプルを元に信頼性高く求めることができた。その結果、より小質量で暗い銀河ほど高い電離光子脱出率を持つ傾向を得た。本研究成果は査読誌へ投稿済みである。２．小質量星形成銀河内の電離光子生成量：赤方偏移3の小質量星形成銀河を深く分光することで静止系紫外―可視の複数の輝線検出に成功した。これらの輝線を自身で構築した光電離モデルで診断した結果、小質量星形成銀河がこれまで知られていたよりも効率良く電離光子を生成している証拠を得た。この傾向はより暗い銀河ほど顕著なため、脱出率の結果と組み合わせることで、小質量星形成銀河の宇宙再電離への著しい寄与を強く示唆することができた。本研究成果、並びにその礎となった光電離モデルはそれぞれ研究代表者を筆頭とする査読論文として発表済みである。３．大質量銀河・活動銀河核からの電離光子放射：上記の研究を補い、幅広い視点で宇宙再電離源を理解する目的で、研究代表者はより大質量の銀河や活動銀河核と呼ばれる稀少で明るい天体の観測的研究を始めた。すばる望遠鏡や他の国際研究チームとの共同で得られた大きなデータを組み合わせることで、新たに１０天体ほど強く電離光子放射を見せる天体を見つけることができた。より詳しい測光・分光的性質を引き続きの解析で明らかにしていく。