2020 Fiscal Year Annual Research Report
Probing neutrino masses and dark energy with wide-area galaxy redshift surveys
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19J00513
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
羽田 龍一郎 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 宇宙論 / 大規模構造 / バリオン音響振動 / クエーサー / 銀河間物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も、昨年度と同様、すばる超広視野分光観測（PFS）プロジェクトに向けた解析手法の研究を行った。PFSプロジェクトでは、銀河の３次元分布に刻まれた特徴的な振動パターンを距離指標として用いることで、宇宙論的距離の精密測定、そして時空の性質に大きく関わる暗黒エネルギーの性質の解明を目指している。精密な距離測定に向けて銀河（物質）分布を再構築する行程が重要になることを踏まえ、本研究では、これまでに開発・発展させてきた「反復再構築法」と呼ばれる新たな手法に注目してきた。今年度は特に、N体シミュレーションから得られた銀河の模擬カタログに反復再構築法を適用し、銀河の分布の二点相関を理論テンプレートとフィッティングすることで、実際に距離測定のテストを行った。その結果、従来の標準的な再構築法を比較すると、平滑化スケール（小スケールの物質揺らぎを均す際の基準）などのパラメータの不定性に対してより安定した距離測定が行えることが確かめられた。ここまでの結果を踏まえて、学会で成果発表を行った。
また、もう一つのテーマである、クエーサー光エコーから発されるLyα輝線についての研究も引き続き行った。クエーサーからの強力な放射によりその周囲の銀河間物質は電離されるが、この電離領域（光エコー）の大きさや形状を調べることで、クエーサーの物理や活動周期についての知見が得られると期待されている。そこで、周囲の中性水素によるクエーサーLyα光子の散乱に注目し、PFSを初めとする将来的な銀河分光サーベイにおいて光エコーを検出することを目指す。本年度は特に、クエーサーからのイオン化光子によって周囲の中性水素が電離される影響を新たに考慮した。昨年と同様に、PFSを想定してS/N比の計算を行ったところ、依然として１より小さいことが確かめられた。これらの結果をもとに、現在論文を執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定通り、反復再構築法を銀河の模擬カタログに適用し、銀河の分布の二点相関を理論テンプレートとフィッティングすることで、距離測定のテスト、さらに従来の再構築法との比較を行った。一方で、当初の計画にはなかった、平滑化スケールなどの再構築に必要なパラメータの不定性が距離測定の結果にどのような影響を及ぼすか、調べることができた。また、小スケールにおける銀河のランダム運動が再構築の行程に与える影響についても調べるつもりであったが、こちらは行わなかった。
クエーサー光エコーの研究についても、予定通り、クエーサーからのイオン化光子によって周囲の中性水素が電離される影響やそれに続く再結合によりLyα光子が生成される効果を新たに考慮することで、より現実的なモデルに対してLyα輝線の強度の計算を行った。
しかしながら、当初予定していた論文の執筆・投稿や学会での成果発表などについては、十分に進めることができなかった。以上のことから、本研究はやや遅れていると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
銀河分布の再構築法の研究については、再構築や理論モデルとのフィッティングの行程が距離測定の結果にどのような影響を与えるか、引き続き調査を行う。特に、再構築に必要なパラメータの一つである平滑化スケールの不定性の影響については今年度の研究を通して検討が進み、反復再構築法を適用することで距離測定がより安定し、また、平滑化スケールが小さくなるほど距離測定の不定性の大きさも小さくなるという、期待された結果が得られた。そこで、より正確で信頼できる距離測定に向けて、今後はその他のパラメータの影響についても検討を進め、モデルや手法の改善を行っていく。
また、クエーサー光エコーの検出に向けた研究については、これまで別々に考えてきた、中性水素によってクエーサーからのLyα光子が散乱される効果とイオン化光子による光電離に続く再結合を通してLyα光子が生成される効果を合わせて検討を進めていく。中性水素の平均密度は非常に低いため、散乱の効果に比べて、イオン化光子による光電離の効果は小さいと予想される。しかし、イオン化光子については、クエーサーに加えて紫外線背景放射の寄与についても考慮する必要があり、また、今年度検討を行った中性水素を減らしてしまう効果とも密接に結びついている。以上を踏まえ、今後の研究を通して、関連する要素をより包括的に取り扱えるような定式化を目指していく。
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Research Products
(2 results)
