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精密宇宙論観測による原始ブラックホール探査と極小スケール原始ゆらぎの徹底解明

Research Project

Project/Area Number 20J22260
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

阿部 克哉  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords原始ゆらぎ / 原始ブラックホール / 構造形成 / 宇宙論 / 宇宙再電離 / 電波天文 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 観測的宇宙論 / 宇宙マイクロは背景放射 / スニヤエフ・ゼルドビッチ効果 / ultracompact minihalo
Outline of Research at the Start

宇宙論的観測を用いた原始ブラックホール(PBH)の存在量調査により、インフレーション機構の検証に必要な極小スケールの原始ゆらぎの大きさを解明する。そのためにまず、PBHへのガス降着に対するシミュレーションを行い、このガス降着により生じる様々な宇宙論的な影響を理論的に見積もる。この理論予言と宇宙論的な観測データを比較することで、PBHの存在量を調査する。次に、原始ゆらぎからPBHを形成する際の形成条件を調査する。得られた結果を組み合わせることで、原始ゆらぎの大きさに制限を設ける。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度は3本の論文を発表した。特に、"Cosmological free-free emission from dark matter halos in the ΛCDM model" (PhysRevD.106.063523) および"Cosmological contribution from population III stars in ultracompact minihalos" (PhysRevD. 106.083521) では、小スケールの原始ゆらぎを変化させた場合に宇宙の(大規模)構造がどのように変わるかを議論し、これによる観測量の対応を議論した。これらの予言と実際の宇宙論的観測結果を組み合わせることにより、小スケールの原始ゆらぎの大きさに対して、今までにない強い制限を設けることに成功した。原始ブラックホールのみに着目していた元々の研究実施計画とは少しズレてしまったが、最終的に小スケールの原始ゆらぎの性質の理解を飛躍的に推し進めることができた。また、"Primordial black holes and gravitational waves induced by exponential-tailed perturbations" (arXiv:2209.13891 [astro-ph.CO]) では、指数尾型の非ガウス性を持った原始曲率ゆらぎにより、原始ブラックホールが形成される際に付随して生成されるスカラー誘導型の重力波について、定量的な議論を行った。これらの研究成果について、昨年度中に3件の国内会議で発表した。その中で、「日本物理学会 2022 年秋季大会」での発表では、学生優秀発表賞を獲得した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Cosmological free-free emission from dark matter halos in the ΛCDM model2022

    • Author(s)
      Abe Katsuya T.、Tashiro Hiroyuki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 106 Issue: 6

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.063523

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cosmological contribution from population III stars in ultracompact minihalos2022

    • Author(s)
      Katsuya T. Abe
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 106 Issue: 8 Pages: 083521-083521

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.083521

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Constraint on the early-formed dark matter halos using the free-free emission in the Planck foreground analysis2022

    • Author(s)
      Abe Katsuya T.、Minoda Teppei、Tashiro Hiroyuki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Issue: 6 Pages: 063531-063531

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.063531

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The 21-cm signals from ultracompact minihaloes as a probe of primordial small-scale fluctuations2020

    • Author(s)
      Furugori Kunihiko、Abe Katsuya T、Tanaka Toshiyuki、Hashimoto Daiki、Tashiro Hiroyuki、Hasegawa Kenji
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 494 Issue: 3 Pages: 4334-4342

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1033

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 暗黒物質ハロー由来の熱制動放射と原始ゆらぎ2022

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      ミニワークショップ : 21cm 線によるサイエンス
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ダークマターハロー由来の熱制動放射2022

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      日本天文学会 2022 年秋季年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ダークマターハロー由来の熱制動放射2022

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      日本物理学会 2022 年秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Constraint on the dark matter halo formation in the early universe by the free-free emission2021

    • Author(s)
      Katsuya Abe
    • Organizer
      Sixteenth Marcel Grossmann Meeting
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダークマターハロー由来の熱制動放射2021

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      第10回観測的宇宙論ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱的制動放射による宇宙初期でのダークマター形成への制限2021

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      第1回 KMI フラッシュ(名古屋大学)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Constraint on the dark matter halo formation in the early universe by the free-free emission2021

    • Author(s)
      Katsuya Abe
    • Organizer
      SKA サイエンスワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] MCMCを用いたPair Instability Supernoveの数密度への制限2020

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      初代星・初代銀河ワークショップ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] MCMCを用いたPair Instability Supernoveの数密度への制限2020

    • Author(s)
      阿部克哉
    • Organizer
      第9回観測的宇宙論ワークショップ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Induced gravitational wave as a cosmological probe of the sound speed during the QCD phase transition2020

    • Author(s)
      Katsuya T. ABE
    • Organizer
      IBM&KMI Joint Workshop
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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