2014 Fiscal Year Annual Research Report
高次の宇宙論的摂動論で探る宇宙磁場の起源と宇宙の大局的進化の解明
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14J00063
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
嵯峨 承平 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 宇宙論的摂動論 / 背景重力波 / 宇宙磁場 / 弱い重力レンズ / 宇宙マイクロ波背景放射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、宇宙論的2次摂動論のテンソル型摂動とベクトル型摂動の定式化を行い、関連する論文を出版し、各研究会・学会で報告した。宇宙論的2次摂動論に関して、大別して以下の3つの研究を遂行してきた。
まず、2次のテンソル型摂動を数値計算するためのプログラムの制作を完了させた。
そして、完成したプログラムを用いて2次テンソル型摂動に対応する2次重力波の今までは無視されてきた効果を取り入れた正確な解析を行った。インフレーション起源の原始重力波が小さいと見積もられている現在においては、2次重力波がどの程度の大きさを持つか精密に調べるために非常に重要となり、本研究はその答えを与える。以上の結果は論文として出版済みである。
次いで、そのテンソル型摂動を数値計算するプログラムに少しの修正を加えることで、2次のベクトル型摂動を数値計算するプログラムを完了させた。2次ベクトル型摂動に対応する2次磁場の、今までは無視されてきた効果を取り入れた正確な解析を行うことが可能となった。2次磁場の見積もりは長らく、一部の寄与のみからの評価しか与えられていなかった。しかし、私が本研究を完成させることによって宇宙初期に生成される磁場の大きさを決定することが可能となった。その解析はほぼ完了しており、結果をまとめて論文として投稿予定である。
以上に加えて、2次ベクトル型摂動は宇宙論的な様々な対象に影響を与える。例えば、光が遠方から飛んでくる際に曲げられる重力レンズ効果に対しても影響を与える。2次磁場生成以外にも、この弱い重力レンズ効果に対してどのような影響があるか、また観測可能かどうかを検討している。この解析もほぼ完了しており、結果をまとめて論文として投稿予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究テーマである高次の摂動論という内容に関してはおおむね順調に進展している。高次摂動論における研究としてすでに3つの仕事が完了しており、いずれもこれまでにない先駆的な研究であるからである。
一方で高次摂動論の応用という観点からはまだまだ発展の余地があり、十分な探査が行われているとはいえない。このため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
宇宙論的2次摂動論に関する先駆的研究は少なくとも来年度の前半ですべてが完了する予定である。それに伴う論文は2件投稿予定であり、上記に記した通り現在執筆中である。
その後は、高次の宇宙論的摂動論をより宇宙の歴史の中でより現在に近い対象に研究を行う予定である。具体的には、現在の宇宙では非常に非線形性が強くなっており摂動論の展開するための技法がいくつか先攻研究として考えられている。特に、最近では大規模構造における有効場の理論という摂動論が展開されている。この理論に基づくと、例えば流体の非線形性によって渦度が生成されると考えられる。この渦度は例えば、我々が銀河などの大規模構造の要素を観測する際に引き起こされる赤方偏移空間において、固有速度としてではなく、言うなれば“固有渦度”として新たな寄与がある。また、非線形性に頼らずとも磁場の存在で固有渦度は存在しうるため、宇宙に存在する磁場の制限を行うことも可能となる。また、赤方偏移空間に限らずとも、例えば中性水素が発する通称21cm線においても、視線方向の流体の速度が観測に寄与してくる。以上から来年度において、理論的な固有渦度に関しての研究を推進するとともに、非線形性のその他の宇宙論的な応用に関して分野を限らず調査する。
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