2018 Fiscal Year Annual Research Report
Large-area CMB surveys for studies of cosmic acceleration and large-scale structure
| Project Area | Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future - |
|---|
| Project/Area Number |
15H05891
|
|---|
| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
|---|
Principal Investigator |
羽澄 昌史 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (20263197)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 伸彦 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (50290854)
長谷川 雅也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (60435617)
関本 裕太郎 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (70262152)
満田 和久 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (80183961)
石野 宏和 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (90323782)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
|
| Keywords | 宇宙物理 / 人工衛星 / 宇宙のインフレーション / 宇宙マイクロ波背景放射 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本計画の目的は、宇宙マイクロ波背景放射（Cosmic Microwave Backgound、以下CMB と略す）を広域に渡り精密観測し、加速宇宙の本質を実験物理学の立場から探求することである。特に、現代宇宙論最大の課題であるインフレーション宇宙仮説の検証をかつてない精度でおこなうことが主たる狙いである。インフレーションの最も重要な予言は、量子ゆらぎに起因した重力波（原始重力波）の生成である。原始重力波はCMB の直線偏光パターンに渦（B モード）を刻印したと考えられている。本研究ではこれを検証し、インフレーションの背後にある究極物理法則を実験・観測により検証する新時代を拓く。また、重力レンズ効果に起因するCMB 偏光度を観測し、ニュートリノや宇宙の暗黒成分などに関するユニークな情報を得ることも重要な目的である。期間内に地上観測結果を得るとともに将来の衛星観測の準備を進める。
本年度も、前年度に引き続き、地上観測プロジェクトSimons Arrayと衛星計画LiteBIRDの日本柱で研究を遂行した。Simons Arrayに関しては、1台目の受信機をチリの観測サイトで望遠鏡に搭載し、ファーストライトを得ることができた。LiteBIRDに関しては、コンセプトデベロップメントを完了し、望遠鏡設計結果を得た。また、偏光変調器の開発が大きく進展し、実機サイズのシステムの試験を行った。さらに、系統誤差や前景放射除去のシミュレーションを世界で最も高いレベルで遂行し、LiteBIRDがフルサクセスを達成できることを示した。
さらに、計画研究間の交流も積極的に行い、測定の新しいアイディアに関する論文を発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Simons Array計画については、米国側担当分に関して若干の遅れがみられたものの、問題は解決した。日本側の担当分については、おおむね順調に進展している。LiteBIRD計画については、コンセプトデベロップメントがおおむね順調に進展している。特に、偏光変調器の基礎開発および系統誤差見積もり・前景放射除去のシミュレーションに関して大きな進展があった
|
| Strategy for Future Research Activity |
本計画研究は、1) 地上望遠鏡SimonS Array（以下SA）での観測、2) LiteBIRD 計画に代表される2020 年代の衛星観測の技術成熟度を高める開発研究、という二つの柱を持つ。
SA は米国等との国際プロジェクトである。米国側は主鏡直径3.5mのファン・トラン望遠鏡（Huan Tran Telescope、HTT-1）のコピーを2 台（HTT-2、HTT-3）作る予算をSimons Foundation から得た。HTT-2 には科研費基盤(S)(H26-H30) により検出器（PB-2）を搭載し運用する。SA は、米国側がPB-2検出器のコピー（ただし観測周波数が異なる）を2 台作り、HTT-1とHTT-3 に搭載し、3 台で同時観測を行うプロジェクトである。その中で本計画研究は基盤(S) 研究でカバーしていないHTT-2/3 の観測周波数決定のためのシミュレーション、観測・運用、データ解析を守備範囲とし、前景放射分離に対して決定的な役割を果たす。最終年度は試験観測を踏まえて本観測を実施する。
LiteBIRD 計画は本計画研究代表者がワーキンググループ主査をつとめている。2020 年代の打ち上げを目指し、2015 年2 月にJAXA宇宙科学研究所に対してミッション提案を提出した。米国等との国際プロジェクトである。米国LiteBIRD チームも、LiteBIRD への参加提案を2014 年12 月にNASA に提出した。CMB 偏光の全天精密観測と大角度ゆらぎ観測には必ず衛星が必要になる。そのための技術成熟度を高める研究は、個々のプロジェクト提案を超えて普遍的な価値がある。本計画研究の主眼はこの点にあり、観測成功の鍵を握る技術要素についてのブレッドボードモデル（BBM）の設計・開発・試験、誤差評価や観測方針決定のためのシミュレーションを範囲とする。
|
