2015 Fiscal Year Annual Research Report
銀河の撮像観測と分光観測を用いた修正重力理論への包括的な制限
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14J02667
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
淺羽 信介 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 | 観測的宇宙論 / 宇宙大規模構造 / 宇宙再電離 / 修正重力理論 / ダークエネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度から次世代電波干渉計を想定し、宇宙初期の小スケールの構造を使った修正重力理論の制限方法の開発を目的に研究を行っている。修正重力理論を制限するためには観測量である初代星やミニハローの個数を精度良く求める必要がある。近年、バリオンとダークマター間の超音速相対速度が小スケールの構造形成に影響を与えることが指摘された。この効果を見積もることは、加速膨張の起源を解明するためだけではなく、その後に続く銀河形成や宇宙の再電離を理解するうえで重要である。私は球対称崩壊モデルを拡張することで超音速相対速度が構造形成に与える影響について研究を行った。重力多体系シミュレーションを用いてダークマターハローの形成時刻の変化を見積もった。その結果、形成時刻の変化はダークマターハロー内のバリオン質量の時間変化を考慮することで準解析的にシミュレーションの結果を説明できることを示した。さらに、形成時刻の変化のモデルを作り、ハローの数密度を計算するときに組み込むことで宇宙初期における小質量のハローの数が半分以下になることがわかった。これらの結果は論文にまとめ学術誌に投稿した。
その一方で、球対称崩壊モデルを拡張して求めたハローの数の変化は、大規模シミュレーションから直接求めたハローの数の変化に比べて過剰に相対速度の影響を見積もり過ぎていることがわかっている。その原因として、球対称崩壊モデルでは孤立系の球の時間発展を考えているため、球の周りを取り巻く環境の影響が含まれていないためだと考えている。実際に大規模シミュレーションの結果から、相対速度の影響が低密度の領域で顕著であることを確かめ、また、球対称崩壊モデルに環境効果を取り入れることに成功した。現在は環境効果を含んだ相対速度によるハローの数の変化を見積もるモデルの開発を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
宇宙の加速膨張を説明する理論を解明するために、次世代電波干渉計を用いて重力理論のテストを目的に研究を行っている。宇宙初期の構造形成で重要であるとダークマターとバリオンの間の超音速相対速度が与える影響をモデル化することができ、学術論文を一本投稿することができた。しかし、シミュレーションの解析に時間がかかり研究がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きダークマターとバリオンの間の超音速相対速度が宇宙初期のミニハローの数密度に与える影響に関して研究を行う。また、重力理論理論がハローの数密度に与える影響を見積もることで、次世代観測を用いた修正重力理論の制限の可能性を予想を行う。
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