観測的宇宙論グループ(A8サブコース 大内研)

東京大学 宇宙線研究所
大内 正己

メンバー

教授 ………. 大内 正己
助教 ………. 小野 宜昭、播金優一秘書(兼)……. 井戸村 貴子
研究員…..…. Yongming Liang
学生 ………. 磯部優樹、張也弛、孫東昇、徐弈、梅田滉也、松本明訓、祝程浩、中根美七海、柳澤広登

宇宙史(３つの未解決問題)
3) 宇宙大規模構造形成？
（銀河形成と化学進化）
宇宙の歴史（模式図）

未知の３億年

2) 宇宙再電離史？
（再電離源）

1) 初期宇宙、初代天体形成？
ビッグバン

現在（138億年)

大口径望遠鏡

研究活動
観測準備風景（©NHK）
篠木さん

大内橋本さん• 観測– すばる望遠鏡（ハワイ）– ケック望遠鏡（ハワイ）– ALMA望遠鏡（→チリ）– ハッブル宇宙望遠鏡/JWST（→軌道上）• 国内/国際会議– アメリカ、ドイツ、イタリア、スイス、イギリスなど含む

今後５年間の研究(2024-2029年)
2つの柱1) すばるHSCと次世代PFSの広域深宇宙探査（Tokyo, NAOJ, PU, Taiwan etc)

2) ALMAやJWST等による高感度深宇宙探査（U. Tokyo, University of California etc.)

ALMA

Hyper SuprimeCam(HSC) PFU

ジェームズ・ウェッブ
宇宙望遠鏡(JWST)

サブミリ・ミリ波

2) ALMA/JWST

z=7--201) すばるHSC+PFS

可視光・近赤外線

研究テーマ（学生）•張也弛：HETDEX広域面分光観測による超巨大ブラックホールの進化•

磯部優樹：すばるとJWSTの可視光-近赤外線分光で探る銀河形成•

孫東昇：SDSS+HETDEXによる宇宙大規模構造とALMAによるz=6銀河の力学構造•

徐弈：JWST分光データを用いた初期小質量銀河のアウトフロー•梅田滉也：すばるとJWST、MWA 21cm電波観測で探る宇宙再電離•

松本明訓：原始He による初期宇宙(t~1秒)とCMBを使った遠方宇宙構造•

祝程浩：強酸素輝線天体の物理状態の解明•

中根美七海：VLT/MUSEとJWSTのLyα輝線観測に基づく宇宙再電離史•

柳澤広登：原始 He存在比による初期宇宙(t~1秒)の探索

研究テーマ（学生）•張也弛：HETDEX広域面分光観測による超巨大ブラックホールの進化•

磯部優樹：すばるとJWSTの可視光-近赤外線分光で探る銀河形成•

孫東昇：SDSS+HETDEXによる宇宙大規模構造とALMAによるz=6銀河の力学構造•

徐弈：JWST分光データを用いた初期小質量銀河のアウトフロー•

梅田滉也：すばるとJWST、MWA 21cm電波観測で探る宇宙再電離•

松本明訓：原始He による初期宇宙(t~1秒)とCMBを使った遠方宇宙構造•

祝程浩：強酸素輝線天体の物理状態の解明•

中根美七海：VLT/MUSEとJWSTのLyα輝線観測に基づく宇宙再電離史•

柳澤広登：原始 He存在比による初期宇宙(t~1秒)の探索

宇宙再電離と物理過程
梅田(D1)

Galaxies (blue dots) and ionized bubbles (orange)••

課題：宇宙再電離の過程と歴史
最新のJWST分光データとアイディア→再電離史解明の糸口、直接的なバブルの存在裏付け

RT simulations(Iliev et al. 2006)

宇宙再電離と物理過程
梅田(D1)?

Galaxies (blue dots) and ionized bubbles (orange)••

課題：宇宙再電離の過程と歴史
最新のJWST分光データとアイディア→再電離史解明の糸口、直接的なバブルの存在裏付け

RT simulations(Iliev et al. 2006)

Umeda 22

宇宙再電離と物理過程
梅田(D1)?

Umeda+23••

Umeda+23

Galaxies (blue dots) and ionized bubbles (orange)

課題：宇宙再電離の過程と歴史
最新のJWST分光データとアイディア→再電離史解明の糸口、直接的なバブルの存在裏付け

RT simulations(Iliev et al. 2006)

Umeda 22

宇宙再電離と物理過程
梅田(D1)

z=7.5?
z=8.0

z=9.8
Umeda+23••

Umeda+23

RT simulations(Iliev et al. 2006)
Galaxies (blue dots) and ionized bubbles (orange)Umeda+23
Umeda 22

課題：宇宙再電離の過程と歴史
最新のJWST分光データとアイディア→再電離史解明の糸口、直接的なバブルの存在裏付け

宇宙再電離と物理過程
梅田(D1)

z=7.5
銀河宇

宙平均

周り（理••想;L

z=8.0（理論予想; Furlanetto+05）

Umeda+23

Umeda+23?

論予u+23）z=9.8

RT simulations(Iliev et al. 2006)
Galaxies (blue dots) and ionized bubbles (orange)Umeda+23
Umeda
22
Umeda+23

課題：宇宙再電離の過程と歴史
最新のJWST分光データとアイディア→再電離史解明の糸口、直接的なバブルの存在裏付け

ビッグバン宇宙に残された謎
宇宙背景放射極金属欠乏銀河

すばる望遠鏡 松本(D1)~3kpc
5”(CMB)
時
代

３７万年

•

Credit: Scientific American/Malcolm Godwin

インフレーション、粒子生成（≲１秒） [≲ 10秒]–•

ハドロン (陽子,中性子)、 [レプトン(電子,ニュートリノ)]

ビッグバン元素合成(BBN): (~100秒)–

水素,ヘリウム,Li [Be]ニュートリノ世代数Neff = 2.49 (+0.17/-0.26) : 標準的な宇理論(Neff=3.046) から90%程度の確率でズレる？→レプトン非対称性
ξe≠0を示唆？
•
Neffが3.046よりΔNeff ~0.4程度大きい?（Neff~3.5）→宇宙論最大の問題（ハッブル定数の食い違い）を説明できる？
•
松本さんの論文発表→問い合わせ多数。招待セミナー(KEK等)•
精度を上げる必要あり→すばるで観測継続 (松本代表:４晩獲得）•Cビッグバン宇宙に残された謎
宇宙背景放射

極金属欠乏銀河

すばる望遠鏡 松本(D1)

~3kpc
5”

(CMB)
時
代

３７

Matsumoto+22

万年•

Credit: Scientific American/Malcolm Godwin

インフレーション、粒子生成（≲１秒） [≲ 10秒]–•

ハドロン (陽子,中性子)、 [レプトン(電子,ニュートリノ)]

ビッグバン元素合成(BBN): (~100秒)–

水素,ヘリウム,Li [Be]ニュートリノ世代数Neff = 2.49 (+0.17/-0.26) : 標準的な宇理論(Neff=3.046) から90%程度の確率でズレる？→レプトン非対称性
ξe≠0を示唆？
•
Neffが3.046よりΔNeff ~0.4程度大きい?（Neff~3.5）→宇宙論最大の問題（ハッブル定数の食い違い）を説明できる？
•松本さんの論文発表→問い合わせ多数。招待セミナー(KEK等)•
精度を上げる必要あり→すばるで観測継続 (松本代表:４晩獲得）•Cビッグバン宇宙に残された謎
宇宙背景放射

極金属欠乏銀河

すばる望遠鏡 松本(D1)

~3kpc
5”

(CMB)
時
代

３７

Matsumoto+22

万年•

Credit: Scien:ﬁc American/Malcolm Godwin

インフレーション、粒子生成（≲１秒） [≲ 10秒]–•

ハドロン (陽子,中性子)、 [レプトン(電子,ニュートリノ)]

ビッグバン元素合成(BBN): (~100秒)–

水素,ヘリウム,Li [Be]ニュートリノ世代数Neﬀ = 2.49 (+0.17/-0.26) : 標準的な宇理論(Neﬀ=3.046) から90%程度の確率でズレる？→レプトン非対称性
ξe≠0を示唆？
•Neﬀが3.046よりΔNeﬀ ~0.4程度大きい?（Neﬀ~3.5）→宇宙論最大の問題（ハッブル定数の食い違い）を説明できる？
•松本さんの論文発表→問い合わせ多数。招待セミナー(KEK等)•
精度を上げる必要あり→すばるで観測継続 (松本代表:４晩獲得）•C

研究室の日常風景

教員とのマンツーマンのミーティング

学生同士の研究の議論「アフターコロナ」の現在は、対面とonlineのhybrid

卒業生の進路• １５名の卒業生。進路の例
研究職– 藤本征史(2019): テキサス大学オースティン校（米国）– 播金優一(2019): NAOJ/ロンドン大学→東大ICRR助教– 張海浜(2020):清華大学– 菅原悠馬(2020): 早稲田大学
民間・官公庁– 内藤 嘉章(2015): Ernst & Young– 玉澤裕子(2016): 富士通→高エネルギー研・広報– 向江史朗(2020): 資生堂– 小島崇史(2020): 警察庁

1) すばるHSC/PFS探査

将来の研究(博士取得後)

2) JWST/ALMA探査

JaTWL

３-１０年後(2030年頃)

Roman
TMT
宇宙望遠鏡 超大型地上望遠鏡

NASA
HWO
２０年後
(2040年頃)
h"ps://futurism.com/the-byte/nasa-unveils-plan-giant-telescope-life-alien-planets

まとめ– 宇宙史の研究（初期宇宙、大規模構造、銀河形成など）– 大型望遠鏡による観測（すばる,ハッブル,ALMA,JWST等）– 学生さんの最近の研究（２つの例）
３−１０年後のRoman ST, TMT,そして約20年後の次世代超大型宇宙望遠鏡(HWO等)へ
昼食の時やLAB TOURでお話しましょう

JWST

NASA
HWO

TMT

https://futurism.com/the-byte/nasa-unveils-plan-giant-telescope-life-alien-planets

昨年から科学観測開始(最新) 大型宇宙望遠鏡

2030年頃完成予定
超大型地上望遠鏡

2040年頃（計画）超大型宇宙望遠鏡

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