2022 Fiscal Year Annual Research Report
The nature of dark matter and the cosmic structure
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22J21440
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
河合 宏紀 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2022-04-22 – 2025-03-31
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| Keywords | ダークマター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年ファジーダークマターが、従来の冷たいダークマターに代わるダークマターモデルとして注目されている。ファジーダークマターは質量が非常に小さい仮想的なスカラー粒子で、量子力学的効果が宇宙論スケールで現れるという特徴を持っている。その結果、ファジーダークマターハロー内にはソリトンコアや粒状構造といった、ファジーダークマターモデルに特有な構造が存在することが分かっている。しかし、ファジーダークマターハローの構造を特徴づけるコア・ハロー質量関係に関する統一的な理解はなされていない。特に、コア・ハロー質量関係の分散や重いハロー質量領域における理解が不十分となっている。
従って本研究では、ファジーダークマターハローのコア・ハロー質量関係の準解析的モデルの構築に努め、上記の問題の解決を行なった。具体的には、与えられたハロー質量に対し、緩和時間条件によって質量再分配が起きるものと仮定し、コア質量を導出した。その結果、既存のシミュレーションをよく再現できることが分かり、また分散の由来はハローの質量集中度の分散由来に落とし込めることが分かった。重いハロー質量領域での振る舞いも決定することができた。
現時点では、我々のモデルはファジーダークマターのみを考えているが、今後はこの結果を踏まえてバリオンを入れた場合のコア・ハロー質量関係を計算していく予定である。これが完成した後には、実際の宇宙の観測データ（例えば銀河の回転曲線のデータ）と比較することが可能になり、よりファジーダークマター質量により厳しい制限がかけられることが期待される。
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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
当初の予定通り、FDMのみを構成要素として場合のハローにおける、コア・ハロー質量関係の準解析的モデルの作成を完成させることに成功した。今後はバリオンを入れた場合や非球対称な場合を考慮していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、FDM-onlyハローの場合における研究成果を論文にする。その後、自ら構築したモデルを拡張し、バリオンを入れた場合や非球対称な場合を考慮していく予定である。
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