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宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡と初期宇宙モデルに対する制限

Publicly Offered Research

Project AreaThe Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
Project/Area Number 22111502
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionYamaguchi University (2011)
Yamagata University (2010)

Principal Investigator

坂井 伸之  山口大学, 理工学研究科, 教授 (00267402)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2011: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords宇宙マイクロ波背景放射 / 宇宙の大規模構造 / 非線形揺らぎ / 初期宇宙 / 一般相対性理論 / 宇宙背景放射 / 非線形ゆらぎ
Research Abstract

宇宙マイクロ波背景放射(CMB)非等方性は宇宙の晴れ上がり期の姿を反映するが、CMB光子は通過する大規模構造による二次的な影響も受ける。二次的揺らぎは微小であるが、スローンデジタルスカイサーベイ(SDSS)の銀河分布データとCMBデータの相関解析から、コールド/ホットスポットがスーパーボイド/クラスターの痕跡である可能性が示唆された。
平成22年度の研究では、直径約300Mpcのスーパーボイド/クラスターをLTB時空(ダスト・宇宙項の球対称時空)でモデル化し、計算された二次的揺らぎの特徴が観測されたコールド/ホットスポットの特徴と一致することを示した。
本年度は、スーパーボイドの分布について、理論と観測の比較から更に情報を得るため、次の2つの解析を行った。
1. スーパーボイドのアバンダンスに対する観測的制限。SDSSデータはスーパーボイドがz~0.5に多数存在することを示しているが、それが正しければ宇宙全体に同じように分布していると考えるのが自然である。そこで、宇宙全体にボイドが一様分布するモデルについて、CMBの揺らぎスペクトルを計算した。その結果、λ=0ではhigh-zのボイドの寄与が大きく観測に矛盾する一方、λ=0.7の宇宙ではhigh-zのボイドの寄与は小さく観測に無矛盾であった。ボイドのアバンダンスに対する制限は得られなかったが、スーパーボイドの存在からもλ=0.7の宇宙が支持されたと言える。
2. スーパーボイドの赤方偏移空間における見かけの歪み。一般に、ボイドやクラスターの形状が球形でも、赤方空間に空間においては歪んで見える。そこで、球形のスーパーボイドについてこの効果を解析し、見かけの形状の宇宙モデル依存性を明らかにした。今後の銀河分布サーベイで、ボイドの見かけの歪みに統計的に有意な偏りが得られれば、宇宙モデル(宇宙項)に対する新たな情報が得られる。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] What happens to Q balls if Q is so large?2012

    • Author(s)
      坂井伸之・玉置孝至
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 85

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unified pictures of Q-balls and Q-tubes2012

    • Author(s)
      玉置孝至・坂井伸之
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 86

    • NAID

      120005296330

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of voids and their shapes in redshift space2011

    • Author(s)
      前田恵一・坂井伸之・Roland Triay
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 08 Issue: 08 Pages: 026-026

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2011/08/026

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] What are universal features of gravitating Q-balls?2011

    • Author(s)
      玉置孝至・坂井伸之
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 84

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Q-tubes and Q-crusts2011

    • Author(s)
      坂井伸之・石原秀樹・中尾憲一
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 84

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] How does gravity save or kill Q-balls?2011

    • Author(s)
      玉置孝至、坂井伸之
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 83

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gravitating Q-balls in the Affleck-Dine mechanism2011

    • Author(s)
      玉置孝至、坂井伸之
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 83

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deformation of a Void in Redshift Space2011

    • Author(s)
      坂井伸之、前田恵一、Roland Triay
    • Journal Title

      Proc.20th Workshop on Greneral Relativity and Gravitation in Japan

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Unified picture of Q-balls and boson stars via catastrophe theory2011

    • Author(s)
      玉置孝至、坂井伸之
    • Journal Title

      Proc.20th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Q-tubes, Q-rings and Q-crusts2011

    • Author(s)
      坂井伸之、石原秀樹、中尾憲一
    • Journal Title

      素粒子論研究・電子版

      Volume: 7

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Unified picture of Q-balls and boson stars via catastrophe theory2010

    • Author(s)
      玉置孝至、坂井伸之
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 81

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evidence of Quasi-linear Super-Structures in the Cosmic Microwave Background and Galaxy Distribution2010

    • Author(s)
      井上開輝、坂井伸之、冨田憲二
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 724 Pages: 12-25

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡2010

    • Author(s)
      坂井伸之、井上開輝、冨田憲二
    • Journal Title

      素粒子論研究

      Volume: 118

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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Qボールの臨界現象2012

    • Author(s)
      坂井伸之・玉置孝至
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(西宮市)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] スーパーボイドの進化とCMB2012

    • Author(s)
      坂井伸之
    • Organizer
      新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理」シンポジウム
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構(つくば市)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] スーパーボイドのアバンダンスに対する観測的制限2011

    • Author(s)
      坂井伸之
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      弘前大学
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] CMB and non-linear evolution of LSS2011

    • Author(s)
      坂井伸之
    • Organizer
      科学研究費新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理-インフレーションからダークェイジまで-」シンポジウム2011
    • Place of Presentation
      宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(相模原)
    • Year and Date
      2011-07-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡と初期宇宙モデルに対する制限2011

    • Author(s)
      坂井伸之
    • Organizer
      新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理」シンポジウム
    • Place of Presentation
      宇宙航空研究開発機構(相模原市)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] スーパーボイドのアバンダンスに対する観測的制限2011

    • Author(s)
      坂井伸之
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      弘前大学(弘前市)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] CMB and non-linear evolution of LSS2010

    • Author(s)
      坂井伸之、井上開輝、冨田憲二
    • Organizer
      KEK国際会議:Extra-Dimension Probe by Cosmology
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構
    • Year and Date
      2010-11-10
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

URL: 

Published: 2010-08-23   Modified: 2018-03-28  

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