将来観測に適応可能な銀河団の統計モデルと銀河団質量の精密測定

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K14767
• Research Institution: The Institute of Statistical Mathematics
• Principal Investigator: 白崎 正人 統計数理研究所, 統計思考院, 助教 (70767821)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 銀河団 / 重力レンズ / 一般相対性理論

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目的は、高解像度数値シミュレーションと準解析モデル計算の融合により、宇宙最大の自己重力系である銀河団という天体の統計的な性質を明らかにすることである。初年度は、銀河団の準解析モデルを使って、多波長域における銀河団の将来観測から、銀河団内部の乱流起源の非圧力情報に制約を課すことができることを示した。 また、銀河団個数分布の時間進化を捉え、宇宙加速膨張の要因として考えられている暗黒エネルギーの時間進化を制限できることも示した。この結果は、将来の銀河団観測計画がどういう物理量を制限できるかを網羅的に示すもので、観測計画立案のガイドラインとして有用である。第２年度は、開発した準解析モデルを実際の観測データに適応して、銀河団内部のガスの物理的な性質の研究を行った。銀河団内部の陽子衝突に起因するガンマ線放射を制限するために、背景ガンマ線放射と宇宙マイクロ波背景放射における熱的スニアエフゼルドビッチ効果の相互相関解析を世界で初めて行い、銀河団内部からのガンマ線放射に上限をつけた。第３年度は、銀河団内部のメンバー銀河の力学質量と重力的な質量の関係を観測データとシミュレーションを用いて調査した。２３個の銀河団を用いた解析では、二つの質量の間に統計的な違いは見られなかった。この結果を用いて、ビリアル定理により２５億年前の宇宙での重力定数を制限し、地球近傍で知られている値と約２０パーセントの統計誤差の範囲で整合していることを確認した。第４年度と最終年度は、すばるHyper Suprime Camサーベイによる銀河撮像データと、アタカマ宇宙望遠鏡で見つかった銀河団を用いた重力レンズ解析を進め、解析結果は国際コラボレーションの内部査読段階にあり、近日中に論文として公表予定である。