Cosmology with large-scale galaxy formation simulations

• Project/Area Number: 16J01512
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大里 健 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 観測的宇宙論 / 重力レンズ効果 / 銀河団 / N体シミュレーション / 弱重力レンズ効果 / 熱的Sunyaev-Zel'dovich効果 / シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

銀河の集合体である銀河団は宇宙における最も重い構造であり、宇宙における構造形成史を色濃く反映している。銀河団の存在量や密度構造は暗黒物質や暗黒エネルギーを探る上で重要な観測対象と捉えられている。しかしながら、銀河団の質量の大部分は、光では観測できない暗黒物質で占められているため、光学的な観測は困難である。そこで、本研究では、重力レンズ効果と熱的スニャエフ・ゼルドビッチ (tSZ)効果という観測量を用いて銀河団の熱的性質や宇宙を記述するパラメータの制限を行った。重力レンズ効果とは、遠方にある銀河の像が前景にある重力場の影響を受け、その像が歪んで観測される現象を指す。隔てている物質の量が多いほど、観測される像の歪みは大きくなる。個々の銀河の像の歪みは極めて微小なものであるが、多数の銀河の像を統計的に解析することで、背景にある物質の空間分布を再構築することが可能である。一方、tSZ効果とは宇宙背景放射の光子が銀河団に存在する高温ガスを通過する間に、自由電子との逆Compton散乱によってエネルギーを獲得し、宇宙背景放射の温度にさらなる異方性が生じる効果である。前年度までの研究により、Canada-France-Hawaii望遠鏡とPlanck衛星の観測結果から、銀河団中の乱流由来の圧力の存在量に対し強い制限を付けることを可能にした。本年度はさらに高解像度の観測を可能にしたすばる望遠鏡の主焦点カメラHyper Suprime-Camのデータを利用し、さらに強い制限を得ることができた。本研究の結果から、乱流由来の圧力は先行研究と比較してより卓越していることが明らかになり、銀河団の質量推定に大きな影響を与えることを明確にした。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Yale University(米国)
• [Int'l Joint Research] Institut d'Astrophysique de Paris(フランス)
• [Int'l Joint Research] Yale University(米国)
• [Int'l Joint Research] Institut d'Astrophysique de Paris(フランス)
• [Journal Article] Perturbation theory challenge for cosmological parameters estimation: Matter power spectrum in real space (2019)
  • Author(s): Osato Ken、Nishimichi Takahiro、Bernardeau Francis、Taruya Atsushi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 99 Issue: 6 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.063530
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Strong orientation dependence of surface mass density profiles of dark haloes at large scales (2018)
  • Author(s): Osato Ken、Nishimichi Takahiro、Oguri Masamune、Takada Masahiro、Okumura Teppei
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 477 Issue: 2 Pages: 2141-2153
  • DOI: 10.1093/mnras/sty762
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Exploring the distance-redshift relation with gravitational wave standard sirens and tomographic weak lensing (2018)
  • Author(s): Ken Osato
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 98 Issue: 8 Pages: 083524-083524
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.083524
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigating Cluster Astrophysics and Cosmology with Cross-Correlation of the Thermal Sunyaev-Zel'dovich Effect and Weak Lensing (2017)
  • Author(s): Ken Osato, Samuel Flender, Daisuke Nagai, Masato Shirasaki, and Naoki Yoshida
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 475 Issue: 1 Pages: 532-542
  • DOI: 10.1093/mnras/stx3215
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cosmological Constraint on the Light Gravitino Mass from CMB Lensing and Cosmic Shear (2016)
  • Author(s): Ken Osato, Toyokazu Sekiguchi, Masato Shirasaki, Ayuki Kamada, Naoki Yoshida
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 06 Issue: 06 Pages: 004-021
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/06/004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Cosmology and Cluster Astrophysics with WL and tSZ (2019)
  • Author(s): Ken Osato, Hironao Miyatake, Daisuke Nagai, Masato Shirasaki, and Naoki Yoshida
  • Organizer: Panchromatic Panoramic Studies of Galaxy Clusters: from HSC to PFS and ULTIMATE
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Strong orientation dependence of surface mass density profiles of dark haloes at large scales (2018)
  • Author(s): Ken Osato, Takahiro Nishimichi, Masamune Oguri, Masahiro Takada, and Teppei Okumura
  • Organizer: Statistical challenges for large-scale structure in the era of LSST
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigating Cluster Astrophysics and Cosmology with Cross-Correlation of Thermal SZ Effect and Weak Lensing (2018)
  • Author(s): Ken Osato, Samuel Flnder, Daisuke Nagai, Masato Shirasaki, and Naoki Yoshida
  • Organizer: ICM Physics and Modeling
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modeling ICM profile with Illustris simulations (2018)
  • Author(s): Ken Osato, Daisuke Nagai, and Masato Shirasaki
  • Organizer: IllustrisTNG Science Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Strong orientation dependence of surface mass density profiles of dark haloes at large scales (2018)
  • Author(s): 大里 健, 西道 啓博, 大栗 真宗, 高田 昌広, 奥村 哲平
  • Organizer: 第9回DTAシンポジウム ダークマターハロー研究会
• [Presentation] Cosmology and Cluster Astrophysics with Weak Lensing and the thermal Sunyaev-Zel'dovich Effect (2018)
  • Author(s): 大里 健
  • Organizer: 第31回 理論懇シンポジウム
• [Presentation] Strong orientation dependence of surface mass density profiles of dark haloes at large scales (2018)
  • Author(s): 大里 健, 西道 啓博, 大栗 真宗, 高田 昌広, 奥村 哲平
  • Organizer: 日本天文学会 2018年春季年会
• [Presentation] Blind test of regularized perturbation theory with N-body simulations (2018)
  • Author(s): Ken Osato, Takahiro Nishimichi, Francis Bernardeau, and Atsushi Taruya
  • Organizer: General Relativity - The Next Generation -, YKIS2018a Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Probing cosmology and cluster astrophysics with cross-correlation of thermal Sunyaev-Zel'dovich effect and weak lensing (2017)
  • Author(s): 大里 健, 永井 大輔, Samuel Flender, 白崎 正人, 吉田 直紀
  • Organizer: 日本天文学会 2017年秋季年会
• [Presentation] Investigating Cluster Astrophysics and Cosmology with Cross-Correlation of tSZ and WL (2017)
  • Author(s): Ken Osato, Samuel Flender, Daisuke Nagai, Masato Shirasaki, and Naoki Yoshida
  • Organizer: VII Essential Cosmology for the Next Generation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigating Cluster Astrophysics and Cosmology with Cross-Correlation of tSZ and WL (2017)
  • Author(s): Ken Osato, Samuel Flender, Daisuke Nagai, Masato Shirasaki, and Naoki Yoshida
  • Organizer: XIIIth School of Cosmology: The CMB from A to Z
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigating Cluster Astrophysics and Cosmology with Cross-Correlation of tSZ and WL (2017)
  • Author(s): Ken Osato, Samuel Flender, Daisuke Nagai, Masato Shirasaki, and Naoki Yoshida
  • Organizer: Rencontres du Vietnam on Cosmology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Probing cosmology and cluster astrophysics with cross-correlation of thermal Sunyaev-Zel'dovich effect and weak lensing (2016)
  • Author(s): 大里 健, 永井 大輔, Samuel Flender, 白崎 正人, 吉田 直紀
  • Organizer: 第五回観測的宇宙論ワークショップ
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県東広島市）
  • Year and Date: 2016-11-24
• [Presentation] Cosmological Properties of Simulated Galaxies from Hydrodynamic N-body Simulations (2016)
  • Author(s): Ken Osato
  • Organizer: Cosmic dawn of galaxy formation: linking observations and theory with new-generation spectral models
  • Place of Presentation: Paris (France)
  • Year and Date: 2016-06-20
  • Int'l Joint Research