2015 Fiscal Year Annual Research Report
弱重力レンズ高次統計による暗黒物質と暗黒エネルギーの解明
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15J03450
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
白崎 正人 国立天文台, 理論研究部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 観測的宇宙論 / 重力レンズ / 暗黒物質 / 宇宙の加速膨張 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題で取り扱う重力レンズ現象とは、遠方天体の像が、観測者と遠方天体の間に位置する質量分布によってゆがめられる一般相対論的な効果である。一般に重力レンズ効果による像のゆがみ具合はわずかなものであるが、統計処理を施すことにより視線方向に位置する質量分布(Convergence)を再構築することが可能である。重力レンズ現象によって再構築された質量分布は、我々の宇宙の組成や膨張史に依存しているために、重力レンズ解析により我々の宇宙の組成や膨張史に制限を与えることができる。
採用第1年度は、すばる望遠鏡の広視野撮像カメラHyper Suprime-Cam(HSC)を用いた大規模銀河撮像観測による重力レンズ解析を念頭においた宇宙論研究を行った。全天を確保する弱重力レンズシミュレーションを利用し、実際のHSC観測領域である1400平方度をカバーする模擬観測を行い、HSC観測における重力レンズ解析で再構築できるConvergence分布が含む宇宙論的な情報の理解を進展させた。200回の模擬観測によって明らかになった質量分布の統計的な性質は、暗黒物質が高密度に密集した領域であるハローの統計的な性質と密接に関連しており、ハローが持つ密度プロファイル, 存在量と２点分布関数の適切なモデル化により、シミュレーション結果をよく説明できることを示した。また、シミュレーションにより綿密にテストされた解析モデルを用いて、宇宙加速膨張を説明するための２種類の物理的な宇宙モデルを制限する可能性を調査した。PLANCK衛星による宇宙背景放射の観測結果を併せて用いることにより、HSC観測によるConvergence分布の統計解析が、暗黒エネルギーの時間進化および一般相対性理論の破れを明らかにできる可能性を示した。
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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
当初の計画通り、すばる望遠鏡を用いた大規模な銀河撮像観測を念頭に置いた理論研究をすすめ、観測される銀河の撮像データから宇宙論的な情報を引き出すための統計的な手法を開発した。この手法は、数値シミュレーションを通じてよく較正され、即座に実際の観測データに適応可能なレベルにある。観測データを用いて、宇宙論解析を行う準備は整ったと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
採用第一年度に開発した統計手法を用いて、すばる望遠鏡の銀河撮像観測から適切に宇宙論的な情報を引き出す。銀河撮像データの統計解析により構築できる物質分布の極大値を同定し、極大値の数を数えることで、暗黒物質の平均密度、および物質分布のゆらぎの典型的な大きさに制限をつける。この目的のために、観測結果と比較可能な大規模な数値シミュレーションを敢行し、重力の非線形性を十分に考慮した理論テンプレートを構築する。大規模な数値シミュレーションと観測データの直接的な比較により、宇宙の大規模構造の基本的な性質を特徴付ける。
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