Development and application of data analysis method for precision cosmology based on two- and three-point statistics of large-scale structure of the Universe

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H03977
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Taruya Atsushi 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (40334239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松原 隆彦 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 (00282715) ; 山本 一博 九州大学, 理学研究院, 教授 (50284154)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 宇宙の大規模構造 / パワースペクトル / バイスペクトル / 宇宙論パラメーター / 宇宙の構造形成 / 非線形重力進化 / 赤方偏移空間歪み / 銀河バイアス

Outline of Final Research Achievements

This project has succeeded to develop, in a comprehensive way, the cosmological data analysis method based on the combination of the two- and three-point statistics of galaxy distributions observed via galaxy surveys. First, based on the theory of structure formation, we have developed a fast calculation method for the power spectrum and bispectrum, which can be practically used as a theoretical template of the galaxy survey data. Second, we exploited a semi-analytic treatment to estimate the covariance of power spectrum taking the survey masks and window function into account, and developed the numerical scheme to compute the covariance of redshift-space bispectrum. Further, possible observational systematics in next-generation surveys, including the wide-angle redshift-space distortions, relativistic effect, and galaxy bias, have been discussed and their potential impacts on cosmological data analysis have been quantified theoretically.

Free Research Field

観測的宇宙論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、欧米各国で大規模な銀河サーベイ観測プロジェクトが進行中で、日本ではすばる望遠鏡を用いた大規模銀河分光サーベイが数年中に稼働する。これら観測プロジェクトは、ダークエネルギーの性質（あるいは宇宙の加速膨張の起源）、宇宙論的スケールで一般相対論は成り立っているかなどの、宇宙の標準モデルが浮き彫りにした謎や仮定の検証を目指している。本課題で開発した手法・成果は、これらサーベイから得られる観測データに応用することで、従来の予想を凌駕する精度で宇宙論パラメーターなどの決定が可能になるため、精度の高い謎の解明・検証が期待でき、社会への大きなインパクトを与える観測成果が得られると思われる。