重力レンズによる宇宙の大規模構造と原始ブラックホールから探る暗黒物質の包括的研究
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21J10314
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉山 素直 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | すばるHSC / 大規模構造 / 弱い重力レンズ / アクシオン / マイクロレンズ / 原始ブラックホール |
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| Outline of Research at the Start |
暗黒物質は未だ正体が明らかでない物質の一つであり、様々な観測によってその性質を調べることが非常に重要である。本研究では重力レンズ現象を使って２つの方法で暗黒物質の性質を調べる。一つ目は、すばるHyper Suprime-Camの広天域サーベイデータから弱い重力レンズ信号を測定し、大規模構造に対する暗黒物質の影響を調べる研究である。宇宙に存在する暗黒物質の総量を調べることを目標とする。二つ目は、暗黒物質候補天体の一つである原始ブラックホールをマイクロレンズ現象で探査する研究である。暗黒物質が原始ブラックホールであるというシナリオの検証を行うことが目標である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、暗黒物質の性質解明のために二つの手法によって研究を進めてきた。
（A）すばるHSCの弱い重力レンズデータを使った宇宙の標準模型の検証
弱い重力レンズは宇宙の物質の密度揺らぎによって背景銀河の形状を系統的に歪める効果である。我々はすばるHyper Suprime-Cam (HSC)で取得した弱い重力レンズのデータ解析を行った。本年度は、昨年度のおおよそ3倍のデータを解析するとともに、昨年度の解析では使っていない弱い重力レンズの信号を追加することで統計精度を上げた解析を実行した。また本年度の解析では、弱重力レンズ解析において最も大きな系統誤差の要因である測光的赤方偏移の不定性に対する影響を最小限に抑えた解析を遂行した。この結果、すばるHSCのデータを使って宇宙論パラメタを5%の統計精度で推定することに成功した。また宇宙マイクロ波背景放射との結果を比較したところ2.5σのズレが見つかり、宇宙標準模型の破れを示唆する結果を得た。
（B）マイクロレンズ現象を使った暗黒物質候補天体の探査
昨年度は、原始ブラックホールの探査のためにHSCで観測したマイクロレンズのデータ解析を行った。我々はこのマイクロレンズ観測の結果を、アクシオン星のシナリオに応用できることに着目しデータの再解析を行った。アクシオンは暗黒物質の候補であり量子色理論の強いCP問題を解決するために導入された理論上の物質である。すばるHSCおよびOptical Gravitational Lensing Experimentで観測された月質量程度のマイクロレンズがアクシオン星によって起こされたという仮定の元で解析をすると、アクシオン質量が10-9から10-6eVであるという結果を得た。この質量帯は先行研究では調べきれていない質量帯であり、将来の他観測によって多角的な検証が期待される。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
