特異点のない宇宙モデルの一般的性質の理解とインフレーションとの観測的区別

• Project/Area Number: 18J22305
• 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: Rikkyo University
• Principal Investigator: 赤間 進吾 立教大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 初期宇宙 / 修正重力理論

Outline of Annual Research Achievements

今年度の研究では、ミンコフスキー時空から宇宙が膨張する初期宇宙モデル(ジェネシスモデル)において生成される宇宙論的揺らぎの解析を行った。まず、昨年度に引き続き、strong couplingを回避するようなモデル空間の探査を行った。簡単のため、ジェネシスモデルの中でも、曲率揺らぎと原始重力波の伝播速度が時間に依存しない場合に限定して議論を行った。その結果、strong couplingを回避し、かつ揺らぎのパワースペクトルに関して、既存の観測結果(曲率揺らぎのスケール不変性)と整合的な予言を与え得るモデルでは、曲率揺らぎ及び原始重力波の長波長モードの振幅が時間とともに成長することを明らかにした。次に、曲率揺らぎの非ガウス性の波数依存性と大きさの評価を行った。まずジェネシスモデルでは、Squeezed limit(異なる３つの波数のうち、１つが他の２つに比べて十分小さいという極限)とEquilateral limit(３つの波数の大きさが同程度であるという極限)でピークを持つ項を予言することを明らかにした。またそれぞれの極限でピークを持つ項に関する非線形パラメータ(非ガウス性の大きさを特徴付けるパラメータ)を評価すると、非ガウス性は一般に非自明な波数依存性により増幅され、現在の観測から得られている非線形パラメータへの制限と整合的になり得るモデル空間は限定的であることを明らかにした。これらは、揺らぎの伝播速度が一定であることを要請して得られた結果であるため、今後はそれ以外のモデル空間における非ガウス性の解析も行う必要がある。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Primordial non-Gaussianities of scalar and tensor perturbations in general bounce cosmology: Evading the no-go theorem (2020)
  • Author(s): Shingo Akama, Shin'chi Hirano, and Tsutomu Kobayashi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 101 Issue: 4 Pages: 43529-43529
  • DOI: 10.1103/physrevd.101.043529
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] General theory of cosmological perturbations in open and closed universes from the Horndeski action (2019)
  • Author(s): Akama Shingo、Kobayashi Tsutomu
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 99 Issue: 4 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.043522
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities from genesis models without strong coupling problem (2020)
  • Author(s): Shingo Akama
  • Organizer: ONLINE JGRG WORKSHOP 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 一般化されたインフレーションモデルにおける原始重力波の非ガウス性 (2020)
  • Author(s): 赤間進吾
  • Organizer: 第３３回 理論懇シンポジウム
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities from Galilean Genesis models in the Horndeski theory (2020)
  • Author(s): 赤間進吾、平野進一
  • Organizer: 第75回 日本物理学会年次大会
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities of tensor modes from non-Bunch-Davies initial states (2019)
  • Author(s): 赤間進吾、平野進一、小林努
  • Organizer: 2019年 日本物理学会秋季大会
• [Presentation] Tensor non-Gaussianities from inflation with non-Bunch-Davies initial states (2019)
  • Author(s): Shingo Akama
  • Organizer: JGRG29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tensor non-Gaussianities from inflation with non-Bunch-Davies initial states (2019)
  • Author(s): Shingo Akama
  • Organizer: The 30th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities from bounce models in the Horndeski theory (2019)
  • Author(s): Shingo Akama
  • Organizer: Accelerating Universe in the Dark
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities from bounce models in the Horndeski theory (2019)
  • Author(s): 赤間進吾
  • Organizer: 第３回 若手による重力・宇宙論研究会
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities from bouncing cosmologies in the Horndeski theory (2019)
  • Author(s): 赤間進吾、平野進一、小林努
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] The effect of the spatial curvature on the early universe in the Horndeski theory (2018)
  • Author(s): Shingo Akama
  • Organizer: Gravity@Prague 2018
• [Presentation] Primordial non-Gaussianities from bouncing cosmology in the Horndeski theory (2018)
  • Author(s): Shingo Akama
  • Organizer: JGRG28
  • Int'l Joint Research