Cosmic acceleration probed with Subaru HSC cosmic shear analysis

• Project Area: Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
• Project/Area Number: 18H04348
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 日影 千秋 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (00623555)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 宇宙の大規模構造 / ダークマター / ダークエネルギー / 宇宙の構造形成 / 弱重力レンズ / 宇宙論 / 重力レンズ

Outline of Annual Research Achievements

すばる望遠鏡に搭載された超広視野カメラ「ハイパー・シュプリーム・カム(HSC)」による銀河撮像計画の最初の2年間の観測データを使い、重力レンズ効果を用いてダークマターを含む宇宙の全物質の構造が成長する様子を調べた。天球面の角度スケールごとのゆらぎの振幅の大きさを表す統計量であるパワースペクトルを測定し、現在の宇宙の構造成長率を3.6%の世界最高レベルの精度での測定に成功した。プランク衛星の宇宙マイクロ波背景放射(CMB)測定による初期宇宙の観測から推定される結果に比べ、HSCや他の重力レンズチームKiDSやDESの結果はすべて構造成長率が2-3シグマ程度小さいものであり、宇宙の標準模型ΛCDMには含まれていない新しい物理機構がある可能性を示唆している。本研究成果は多くの会議、研究会、セミナーで発表し、日本天文学会や日本物理学会などの学会誌の記事を執筆した。
今後さらに観測データを積み重ね、考えられうる系統誤差を考慮した精密な解析が必要となる。観測的な系統誤差の可能性として明るい天体の周囲をマスクすることによる影響を調べた結果、銀河形状の重力レンズによるゆがみから測定した重力レンズパワースペクトルの測定には重要な影響を与えないことを重力レンズシミュレーションを使って確かめた。また2点相関関数という実空間の統計量を用いた解析からもパワースペクトルの結果と無矛盾な結果を得た。2点相関関数とパワースペクトルは同じ2点の統計量ではあるが系統誤差が現れるスケールは異なっており、両統計量による相補的な解析を行うことが重要であることが分かった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cosmological constraints from cosmic shear two-point correlation functions with HSC survey first-year data (2020)
  • Author(s): Hamana Takashi、Shirasaki Masato、Miyazaki Satoshi、et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Issue: 1 Pages: 16-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psz138
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New constraints on the mass bias of galaxy clusters from the power spectra of the thermal Sunyaev-Zeldovich effect and cosmic shear (2020)
  • Author(s): R. Makiya, C. Hikage, E. Komatsu
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Issue: 2 Pages: 26-26
  • DOI: 10.1093/pasj/psz147
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Perturbation theory for the redshift-space matter power spectra after reconstruction (2020)
  • Author(s): C. Hikage, K. Koyama, R. Takahashi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 101 Issue: 4 Pages: 043510-043510
  • DOI: 10.1103/physrevd.101.043510
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Second Data Release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2019)
  • Author(s): Aihara et al. (including C. Hikage)
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71 Issue: 6 Pages: 114-114
  • DOI: 10.1093/pasj/psz103
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam first-year data (2019)
  • Author(s): Hikage Chiaki、Oguri Masamune、et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 印刷中 Issue: 2 Pages: 43-43
  • DOI: 10.1093/pasj/psz010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Weak-lensing Mass Calibration of ACTPol Sunyaev-Zel'dovich Clusters with the Hyper Suprime-Cam Survey (2019)
  • Author(s): Miyatake Hironao、Battaglia Nicholas、Hilton Matt et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 875 Issue: 1 Pages: 63-63
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0af0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Perturbation theory of redshift-space matter power spectra after reconstruction (2020)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: Workshop on "Cosmic Acceleration"
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: LSST@ASIA conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Perturbation theory of redshift-space matter power spectra after reconstruction (2019)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: 観測的宇宙論ワークショップ
• [Presentation] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: Workshop on Accurate lensing in the era of precision Cosmology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: Subaru Users Meeting FY2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: Workshop on Accelerating Universe in the Dark
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2018)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: COSMO-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2018)
  • Author(s): Chiaki Hikage
  • Organizer: CosKASI-ICG-NAOC-YITP Joint Workshop on Frontiers of Cosmology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] すばる望遠鏡発の精密宇宙論の幕開け！ダークマター、ダークエネルギーの解明を目指して
  • URL: https://www.ipmu.jp/ja/20180926-HSC-S8