2017 Fiscal Year Annual Research Report
Cosmology with large-scale galaxy formation simulations
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16J01512
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大里 健 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 観測的宇宙論 / 重力レンズ効果 / N体シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力レンズ効果と熱的スニャエフ・ゼルドビッチ (tSZ)効果という観測量を組み合わせ、宇宙モデルを特徴づける宇宙論パラメータの制限や銀河団ガスの熱的状態を探る研究を行った。重力レンズ効果とは、遠方にある銀河の像が前景にある重力場の影響を受け、その像が歪んで観測される現象を指す。隔てている物質の量が多いほど、観測される像の歪みは大きくなる。個々の銀河の像の歪みは極めて微小なものであるが、多数の銀河の像を統計的に解析することで、背景にある物質の空間分布を再構築することが可能である。一方、tSZ効果とは宇宙背景放射の光子が銀河団などに存在する高温のガスを通過するうちに、自由電子との逆Compton散乱によってエネルギーを獲得し、宇宙背景放射の温度にさらなる異方性が生じる効果である。tSZ効果は宇宙のガス分布を反映しており、宇宙論パラメータ、特に密度ゆらぎの振幅に非常に敏感であることが知られている。質量分布を反映する重力レンズ効果と、ガスの密度に関係するtSZ効果の二つを相関解析することで、銀河団のガスの熱的状態を調べ、銀河団中でどれだけ乱流由来の圧力が存在するか、また、その存在がtSZ効果を用いた宇宙モデルの制限に対し影響を及ぼすか研究を行った。既に観測データが公開されているCanada-France-Hawaii望遠鏡とPlanck衛星によるこの共相関関数の測定結果に、我々の理論モデルを適用し実際に宇宙モデルの制限を行った。得られた制限は先行研究で示されていた値と統計誤差の範囲で一致したが、強い制限を得られることが明らかになった。
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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
前年度までに、重力による宇宙の構造形成を数値的に計算するN体シミュレーションという手法を用いて、宇宙の物質分布から、tSZ効果の観測量である宇宙の圧力分布を再現する解析的なモデルを開発した。この解析モデルはシミュレーションと比較して高速に理論予言を行うことが可能であり、宇宙モデルの制限といった多数の宇宙モデルで理論値を計算する必要がある問題に適している。本年度ではこの解析的なモデルを実際の観測データに適用し、銀河団中で乱流由来の比熱的圧力がどれだけ存在するか、また宇宙論パラメータの一つである密度揺らぎの振幅について極めて強い制限を得ることが可能であることを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られたシミュレーション・解析モデルをさらに新しいデータに適用する。現在、観測が進行中であるすばる望遠鏡のHyper Suprime-Camの重力レンズ効果測定と、Atacama Cosmology TelescopeによるtSZ効果の測定データを用いて、これまでにない精度での宇宙論パラメータの制限や銀河団物理の探究を行う。
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