原始ブラックホール形成過程の精査とその観測的検証

• Project Area: Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
• Project/Area Number: 18H04356
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 横山 修一郎 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 助教 (80529024)
• 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: インフレーション / 原始ブラックホール / 原始密度揺らぎ / 非ガウス性 / 原始磁場 / 重力波 / 重力マイクロレンズ / 超弦理論 / 原子ブラックホール

Outline of Annual Research Achievements

本研究は「原始ブラックホール」に焦点を当て、ボトムアップ的アプローチでインフレーション理論に迫ることを目的とする。平成３１年(令和元年)度は、昨年度の研究実績報告書にも記載したが、査読段階であった「重力レンズ効果を用いた系外惑星探査データの原始ブラックホール量制限への応用」に関する論文をPhysical Review D誌で発表、またそれと関連するインフレーション模型に関する研究についてもPhysical Review D誌で発表した。
さらに交付申請書の「平成３１年度計画」に記載した「原始ブラックホールの空間分布」に関する研究を進め、原始ブラックホールの種となる初期密度揺らぎがガウス分布からずれることで原始ブラックホールがクラスタリングする可能性を示した論文を２編発表した。非ガウス性の影響は空間分布だけでなく、生成量にも影響を与えるが、その影響を精査した論文も１編発表した。また、原始ブラックホールの種となる初期密度揺らぎのパワースペクトルが広がりを持っている場合に有用な評価法を提唱、論文としてまとめた。以上形成過程のみならず、観測的検証の派生的研究として、原始ブラックホール存在量の観測的制限を用いて、原始磁場の存在に制限を与えた。論文としてまとめ、2020年４月現在査読中である。
以上の研究成果は、論文としてのみならず、国内外の研究会でも発表、そのうち２件は招待講演である。

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

• [Int'l Joint Research] KASI(韓国)
• [Journal Article] A novel formulation of the primordial black hole mass function (2020)
  • Author(s): Suyama Teruaki、Yokoyama Shuichiro
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2020 Issue: 2 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1093/ptep/ptaa011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Constraints on Earth-mass primordial black holes from OGLE 5-year microlensing events (2019)
  • Author(s): Niikura, Hiroko and Takada, Masahiro and Yokoyama, Shuichiro and Sumi, Takahiro and Masaki, Shogo
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 99 Issue: 8 Pages: 83503-83503
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.083503
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Primordial black hole tower: Dark matter, earth-mass, and LIGO black holes (2019)
  • Author(s): Tada Yuichiro、Yokoyama Shuichiro
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 100 Issue: 2 Pages: 023537-023537
  • DOI: 10.1103/physrevd.100.023537
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clustering of primordial black holes with non-Gaussian initial fluctuations (2019)
  • Author(s): Suyama Teruaki、Yokoyama Shuichiro
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2019 Issue: 10 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1093/ptep/ptz105
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Abundance of primordial black holes with local non-Gaussianity in peak theory (2019)
  • Author(s): Yoo, Chul-Moon and Gong, Jinn-Ouk and Yokoyama, Shuichiro
  • Journal Title: JCAP Volume: 1909 Issue: 09 Pages: 33-33
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2019/09/033
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Clustering of primordial black holes formed in a matter-dominated epoch (2019)
  • Author(s): Takahiko Matsubara, Takahiro Terada, Kazunori Kohri, Shuichiro Yokoyama
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 100 Issue: 12 Pages: 123544-123544
  • DOI: 10.1103/physrevd.100.123544
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Probing primordial non-Gaussianity with 21 cm fluctuations from minihalos (2019)
  • Author(s): Sekiguchi, Toyokazu and Takahashi, Tomo and Tashiro, Hiroyuki and Yokoyama, Shuichiro
  • Journal Title: JCAP Volume: 1902 Issue: 02 Pages: 33-33
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2019/02/033
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Limits on primordial magnetic fields from direct detection experiments of gravitational wave background (2018)
  • Author(s): Saga, Shohei and Tashiro, Hiroyuki and Yokoyama, Shuichiro
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 98 Issue: 8 Pages: 83518-83518
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.083518
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hunting for statistical anisotropy in tensor modes with B-mode observations (2018)
  • Author(s): Hiramatsu Takashi、Yokoyama Shuichiro、Fujita Tomohiro、Obata Ippei
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 98 Issue: 8 Pages: 83522-83522
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.083522
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Primordial Black Holes with Primordial non-Gaussianity (2020)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: The fourth NRF-JSPS workshop in particle physics, cosmology, and gravitation
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] primordial black holes with primordial non-Gaussianity (2020)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: Cosmic Acceleration
• [Presentation] Constraint on small scale primordial magnetic fields (2019)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: The third NRF-JSPS workshop in particle physics, cosmology and gravitation
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 小スケールの宇宙初期ゆらぎとSKA (2019)
  • Author(s): 横山修一郎
  • Organizer: SKA-Japan シンポジウム
• [Presentation] A new constraint on PBH abundance and its implications (2019)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: The 2nd NRF-JSPS workshop in particle physics, cosmology and gravitation
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Clustering of primordial black holes (2019)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: The 2nd Korea-Japan bilateral workshop on String Axion Cosmology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Dark Energy (2019)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: The 4th KMI International Symposium (KMI2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Clustering of primordial black holes (2019)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: Why does the Universe accelerate?-Exhaustive study and challenge for the future -MAR2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 宇宙論の諸問題 (2019)
  • Author(s): 横山修一郎
  • Organizer: 銀河進化と遠方宇宙2019(第五回)
  • Invited
• [Presentation] Gravitational Wave Background from Primordial Magnetic Fields (2018)
  • Author(s): Yokoyama Shuichiro
  • Organizer: The first NRF-JSPS workshop in particle physics, cosmology, and gravitation
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Clustering of primordial black holes (2018)
  • Author(s): 横山修一郎、須山輝明
  • Organizer: 日本物理学会２０１８年秋季大会
• [Presentation] 暗黒物質としての原始ブラックホールと重力波直接観測 (2018)
  • Author(s): 横山修一郎
  • Organizer: 第17回 DECIGOワークショップ
  • Invited