暗黒物質間接検出法による最新の検出結果の提示及びその厳密化

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18J21186
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堀米 俊一 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Keywords: 暗黒物質 / 間接検出 / 矮小楕円体銀河 / ベイズ推定

Outline of Annual Research Achievements

矮小楕円体銀河の暗黒物質分布を精密に推定することは、暗黒物質の間接検出法による検出の感度・精度を高める上で重要な意義を持つ。今年度は、我々が今までで開発した暗黒物質分布推定手法を具体的な三つの矮小楕円体銀河（Draco, Sculptor, Ursa Minor）の観測データに適用し、その暗黒物質分布を推定した。
矮小楕円体銀河の暗黒物質分布は、矮小楕円体銀河に属する星の運動を用い星の運動学的方程式（Jeans方程式）を解くことで推定できる。しかし、従来における暗黒物質分布推定においては、星の運動の分光観測時に混入する前景星の影響を正確に考慮できず、これによる統計誤差（バイアス）が存在しており、この影響の度合いを正確に見積もることが難しかった。前年度までの我々の研究では、この効果を正確に見積もるための新しい手法(混合モデルによる手法)を提案し、矮小楕円体銀河の擬似観測データを用いその手法の検証を行った。
本年度では、本手法の実観測データへの応用を行なった。実観測データには、擬似観測データには存在しない新たなバイアス（サンプリングバイアス）が存在することが応用上の問題となることが明らかとなったため、本手法の応用に際して、分布推定における尤度関数の定義をこれに対応可能なように修正し、同時に統計モデルのパラメータの再定義を行なった。また、モデルパラメータをより正確に見積もるため、測光観測データを用い矮小楕円体銀河の大きさ、及び背景星の混入率をあらかじめ推定するようにし、これを分光観測データを用いた推定に応用した。このように修正・更新した手法を特に暗黒物質が豊富に含まれると期待される三つの矮小楕円体銀河（Draco, Sculptor, Ursa Minor）に適用し、その暗黒物質分布を推定し、従来までの結果との比較を行なった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。