2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of data analysis method for precision cosmology based on two- and three-point statistics of large-scale structure of the Universe
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16H03977
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
樽家 篤史 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (40334239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松原 隆彦 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (00282715)
山本 一博 広島大学, 理学研究科, 准教授 (50284154)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙物理学 / 宇宙論 / 宇宙大規模構造 / 高次統計量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、次世代銀河サーベイの大規模観測をもとに、2点・3点統計量を組み合わせた宇宙論データ解析から重力理論の検証・宇宙の加速膨張の精密診断などといった宇宙論の基礎問題を解明する方法論の構築を目指している。初年度は、その方法論の基礎である、摂動論にもとづく2点・3点統計量の理論計算手法の開発、ならびに理論モデルにもとづく2点・3点統計量の性質・測定精度などについて研究を行った。主な成果は以下の通りである：
1. 数値的手法による一般的な宇宙の構造形成シナリオでの摂動計算法を開発し、幅広いクラスの修正重力理論に対する2点統計量の理論テンプレートの構築を可能にした（代表者・樽家）。
2. ハローアプローチに基づいて、銀河バイスペクトルの理論模型を構築、ターゲット銀河（セントラル・サテライト）に対する銀河バイスペクトルの依存性、赤方偏移空間歪みのインパクトなどを調べる土台を築いた（分担者・山本）。
3. ピーク・ハローなどの銀河バイアスの理論モデルから非摂動なバイアス関数を解析的に求める方法を応用し、統合摂動論の１ループ近似に用いて観測量の予言を数値的に導出することに成功、実空間ならびに赤方偏移空間において、バイアスの違いが観測結果にどう影響するかを明らかにした（分担者・松原）。
上記に加え、樽家は研究協力者・橋本らとともに摂動論にもとづく赤方偏移バイスペクトルの理論モデルの開発を進めた他、山本は高速フーリエ変換を用いた赤方偏移銀河サンプルのパワースペクトル・バイスペクトルの高速測定コードの開発を進めた。また、連携研究者・高橋は数値シミュレーションを用いて全天重力レンズマップを多数(108枚)作成し、すばるHSC銀河サーベイの模擬カタログへ活用した。
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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
「研究実績の概要」で述べた通り、初年度は宇宙論データ解析の基礎となる理論テンプレートに関する研究が進んだことで、次年度以降のより実用的な研究を進める土台を構築することができた。それに加えて、次年度以降に取り組む課題の準備的な研究も進めることができた。具体的には、分担者・山本が進めている赤方偏移パワースペクトル・バイスペクトルの高速測定コードの開発、連携研究者・高橋による模擬カタログの作成である。さらに、代表者・樽家は、研究協力者・橋本とともに、研究協力者・Raseraの協力により作成された大規模なハローカタログを用いて、摂動論にもとづく理論テンプレートの有効性・重力理論のテストの精度などの検証を進めつつある。作成された一連のカタログは観測データに対する系統的影響を調べる目的にも使うことも可能であり、次々年度以降の研究の活用も見込まれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の成果を踏まえ、今後は、理論側面では、パワースペクトル・バイスペクトルの理論モデルのさらなる改良を進める他、数値的側面では、シミュレーションを用いた理論モデルの検証、パワースペクトル・バイスペクトルの測定方法の高速化の他、エラー共分散の測定方法についても考察を進めて、新しい宇宙論データ解析法の構築を目指す。具体的には、代表者・樽家が、研究協力者の橋本・Raseraらと協力して、数値シミュレーションにもとづく研究を推進させ、摂動論ベースの理論テンプレートを用いた重力理論の検証精度を定量的に明らかにしていく。分担者・山本は、昨年度に引き続いて高速フーリエ変換を用いた赤方偏移銀河サンプルのパワースペクトル，バイスペクトル測定コードの開発を進め，銀河バイスペクトルの理論模型が持つ性質について研究を進める。分担者・松原は、バイアスの個別モデルの特徴について、とりわけ天体の速度に特徴的な振る舞いが生まれるピークモデルなどのバイアスについての理論的な研究を重点的に行う。最終的には、代表者・分担者の協力の下で、それぞれの成果を統合させ、銀河パワースペクトル・バイスペクトルに対する実用的な理論テンプレートを構築する。一方、連携研究者・高橋は、数値シミュレーションを用いた大規模銀河分布の模擬カタログ作成とそれを用いたエラー共分散の研究を行う。さらに、重力レンズ効果、宇宙背景輻射に関する研究を連携研究者・平松と協力して進め、本研究で構築するデータ解析手法とその観測的応用に対する宇宙論の様々なシナジーについての検討を推し進める。
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[Journal Article] The Subaru FMOS galaxy redshift survey (FastSound). IV. New constraint on gravity theory from redshift space distortions at z~1.42016
Author(s)
Teppei Okumura, Chiaki Hikage, Tomonori Totani, Motonari Tonegawa, Hiroyuki Okada, Karl Glazebrook, Chris Blake, Pedro G. Ferreira, Surhud More, Atsushi Taruya et al. (and 15 coauthors including Takahiko Matsubara,, Ryuichi Takahashi)
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 68
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Modeling of bispectrum in redshift space2016
Author(s)
Ichihiko Hashimoto, Yann Rasera, Atsushi Taruya
Organizer
CosKASI-ICG-NAOC-YITP Workshop 2016
Place of Presentation
Korea Astronomy and Space Science Institute, Daejeon, Korea
Year and Date
2016-09-05 – 2016-09-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] The integrated perturbation theory2016
Author(s)
Takahiko Matsubara
Organizer
3rd Korea-Japan workshop on Dark Energy
Place of Presentation
Korea Astronomy and Space Science Institute, Daejeon, Korea
Year and Date
2016-04-04 – 2016-04-08
Int'l Joint Research / Invited
