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宇宙再結合時期前の磁場生成と進化

Research Project

Project/Area Number 10J00547
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

前田 悟志  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords銀河磁場 / インフレーション宇宙論 / 再結合時期 / 宇宙論的摂動論 / トムソン散乱
Research Abstract

現在、銀河等の大スケールにおいて10^<-5> Gauss程度の磁場が観測されている。このような磁場は、宇宙が誕生した後に初期に存在した非常に弱い種磁場が、ダイナモ等の磁場増幅機構によって現在の磁場まで増幅されたと考えられている。しかし、磁場増幅機構そのものは磁場を作ることができないため、初期の種磁場は別の機構から作られねばならない。このような種磁場がどのようにして生成されたのかは、未だに解明されていない。そこで、私は、再結合時期前での物理過程を調べることで宇宙論的な磁場生成の可能性について研究を行った。
今回非断熱的な揺らぎが存在する場合の磁場生成についてトムソン散乱の強結合近似を用いて研究を行った。断熱的な揺らぎしか存在しない場合は強結合近似の1次で磁場が生成されないことが示されている。しかし、今回非断熱的な揺らぎが存在した場合、強結合近似の1次から磁場が生成されることを示した。さらに、アインシュタイン方程式を用いて揺らぎの発展を解くことで、生成される磁場のパワースペクトルを求めた。その結果、揺らぎ全体の1%程度が非断熱的な揺らぎであると仮定したときに1Mpcで10^<-20> Gauss程度の磁場が生成されることが分かった。この値は、断熱的な揺らぎによる磁場生成の過去の研究に比べて4桁大きい。さらに、銀河形成後のダイナモ機構によって現在観測されている銀河磁場まで十分増幅可能な値である。
本研究は、宇宙初期において生成される磁場を定量的に調べており、宇宙の再結合後の進化において磁場に対する初期条件を与えていることになる。磁場によって宇宙初期における銀河や銀河団等の構造形成史が変更される可能性も指摘されており、このことは宇宙の歴史を理論的に知る上で非常に重要である。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2011 2010

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Primordial magnetic fields generated by the non-adiabatic fluctuations at pre-recombination era2011

    • Author(s)
      S.Maeda, K.Takahashi, K.Ichiki
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 45-45

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2011/11/045

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Generation of the primordial magnetic fields from the non-adiabatic fluctuations at the pre-recombination era2011

    • Author(s)
      Satoshi Maeda
    • Organizer
      The 21st workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • Place of Presentation
      Tohoku University, Japan
    • Year and Date
      2011-09-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Primordial magnetic fields generated by the non-adiabatic fluctuations at the pre-recombination era2011

    • Author(s)
      Satoshi Maeda
    • Organizer
      The Dark Universe Conference
    • Place of Presentation
      University of Heidelberg, Germany
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 非断熱揺らぎからの原始磁場生成2011

    • Author(s)
      前田悟志
    • Organizer
      第24回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立天文台、日本
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 再結合時期に2次の揺らぎによって生成される原始磁場のパワースペクトラム2010

    • Author(s)
      前田悟志
    • Organizer
      日本物理学会秋季分科会
    • Place of Presentation
      九州工業大学
    • Year and Date
      2010-09-14
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Primordial magnetic field from non-inflationary cosmic expansion in Horava-Lifshitz gravity2010

    • Author(s)
      前田悟志
    • Organizer
      YKIS 2010 symposium Cosmology-The Next Generation-
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] The power spectrum of the magnetic fields generated by the second-order perturbations during the pre-recombination era2010

    • Author(s)
      前田悟志
    • Organizer
      The 20th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] The power spectrum of the magnetic fields generated by the second-order perturbations during the pre-recombination era2010

    • Author(s)
      前田悟志
    • Organizer
      COSMO/CosPA 2010
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 非断熱的なゆらぎによって生成される原始磁場2010

    • Author(s)
      前田悟志
    • Organizer
      第23回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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