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宇宙の大規模構造を用いた暗黒エネルギー及びインフレーションの研究

研究課題

研究課題/領域番号 10J00181
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 天文学
研究機関東京大学

研究代表者

西道 啓博  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2011年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2010年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード宇宙の大規模構造 / 加速膨張の起源 / 銀河バイアス / 原始非ガウス性 / 暗黒エネルギー / インフレーション / 数値シミュレーション
研究概要

膨大な銀河によって描き出される宇宙の大規模構造を用いた宇宙論研究において、最大の不定性は物質全体の分布を銀河がどのようにトレースしているかという問題であり、これを「銀河バイアス」と呼ぶ。本年度の研究は、(1)銀河バイアスをより深く理解し、信頼性の高い理論模型を構築すること、(2)これまで不定性として捉えられてきた銀河バイアスの存在が、却って新しい知見を引き出す窓となる可能性、の2つのテーマに沿って行った。
(1)では、宇宙の超大構造から銀河サイズまでを正確に描き出す宇宙論的N体シミュレーションから同定した「サブハロー」のクラスタリング解析を行った。特に、サブハローの「環境」の違いが速度構造に与える影響に注目し、速度場を利用した修正重力理論と暗黒エネルギー模型とを見分けるテストに混入し得る系統誤差について調査した。この結果、サブハローがハローの中心にあるか否かという比較的小スケールにおける「環境」の差異が、見かけ上の速度構造を大きく変えることを示すとともに、実際に観測された銀河の速度構造からその銀河の性質について重要な知見を引き出す方法論を提案した。
(2)では、銀河バイアスに現れる宇宙の原始非ガウス性の影響を系統的に調べ上げることで、宇宙の種揺らぎを作ったとされるインフレーションの機構について新しい重要なテストができる可能性を明らかにした。揺らぎの起源となる原始の場が単一成分なのか複数成分かという違いが近傍宇宙の銀河の空間分布に異なる痕跡を残すため、これを手がかりに模型に依らないロバストなテストが可能であることを示した。また、異なる赤方偏移における複数の観測結果を組み合わせることで、従来調査されて来た2次結合に由来する非ガウス性と、より高次の結合に由来するものとを見極められることを示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度行った2つの研究は、当初はシミュレーションの中で閉じた理論研究を予定していた。しかし、シミュレーションの解像度の向上、高精度の解析的模型の構築において大きな進展があったため、実際に観測された銀河の空間分布と直接照らし合わせることで、新たな知見を引き出す段階まで進展した。初めの研究では観測された銀河が、背景にある暗黒物質ハローの中央付近に存在する「中心銀河」とその周りを漂う「衛星銀河」とどのように対応しているかを決定する方法論が完成した。一方で、2つ目の研究では、観測量のみから構築可能な、原始揺らぎの性質と直接結びつく新たな指標を提案するとともに、その有効性をシミュレーションを用いて実証できた。

今後の研究の推進方策

今後は主に研究(1)の追試として、銀河を特徴付ける小スケールの情報と重力理論の性質を決定する大スケールの情報を切り分ける方法論の構築を目指して解析を続けたい。より具体的には、性質が全く未知の銀河の分布が与えられた場合に、銀河の環境を記述するパラメタと重力理論を記述するパラメタを同時に動かして最適解を求められるか、という問題設定で、当面はシミュレーションをベースとして研究を進めたい。また、銀河のバイアスをより適切に記述することが可能な解析的模型の構築も同時に進めたい。これは、昨年度取り組んだ「繰り込み摂動論」の構造に則って、銀河の性質を以下に取り込むかということになるが、より実用的なパラメトリゼーションの模索や、宇宙論パラメタとの縮退を異なる統計量の組み合わせからどのように解いていくかということが実際的な課題となる。

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Modeling of weak-lensing statistics. I. Power spectrum and bispectrum2012

    • 著者名/発表者名
      Patrick Valageas, Masanori Sato & Takahiro Nishimichi
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 541 ページ: 161-161

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201118549

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling of weak-lensing statistics. II. Configuration-space statistics2012

    • 著者名/発表者名
      Patrick Valageas, Masanori Sato & Takahiro Nishimichi
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 541 ページ: 162-162

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201118587

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scale dependence of the halo bias in general local-type non-Gaussian models I : analytical predictions and consistency relations2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 08 号: 08 ページ: 37-37

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/08/037

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Testing Gravity with Stacked Phase Space around Galaxy Clusters2012

    • 著者名/発表者名
      Tsz Yan Lam, Takahiro Nishimichi, Fabian Schmidt & Masahiro Takada
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 109 号: 5 ページ: 51301-51301

    • DOI

      10.1103/physrevlett.109.051301

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing Primordial Non-Gaussianity with Weak-lensing Minkowski Functionals2012

    • 著者名/発表者名
      Masato Shirasaki, Naoki Yoshida, Takashi Hamana & Takahiro Nishimichi
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 760 号: 1 ページ: 45-45

    • DOI

      10.1088/0004-637x/760/1/45

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct and fast calculation of regularized cosmological power spectrum at two-loop order2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taruya, Francis Bernardeau, Takahiro Nishimichi & Sandrine Codis
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 10 ページ: 103528-103528

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.103528

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Revising the Halofit Model for the Nonlinear Matter Power Spectrum2012

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Takahashi, Masanori Sato, Takahiro Nishimichi, Atsushi Taruya & Masamune Oguri
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 761 号: 2 ページ: 152-152

    • DOI

      10.1088/0004-637x/761/2/152

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Forecasting the cosmological constraints with anisotropic baryon acoustic oscillations from multipole expansion2011

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taruya, Shun Saito, Takahiro Nishimichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83 号: 10 ページ: 103527-103527

    • DOI

      10.1103/physrevd.83.103527

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The pairwise velocity probability density function in models with local primordial non-Gaussianity2011

    • 著者名/発表者名
      Tsz Yan Lam, Takahiro Nishimichi, Naoki Yoshida
    • 雑誌名

      Monthly Notice of the Royal Astronomical Society

      巻: 414 号: 1 ページ: 289-303

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2011.18390.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Baryon Acoustic Oscillations in 2D II : Redshift-space halo clustering in N-body simulations2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi, Atsushi Taruya
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 号: 4 ページ: 43526-43526

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.043526

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combining perturbation theories with halo models for the matter bispectrum2011

    • 著者名/発表者名
      Patrick Valageas, Takahiro Nishimichi
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 532 ページ: A4-A4

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201116638

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic Survey of the Correlation between Northern HECK Events and SDSS Galaxies2011

    • 著者名/発表者名
      Hajime Takami, Takahiro Nishimichi, Katsuhiko Sato
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics

      巻: 126 号: 6 ページ: 1123-1144

    • DOI

      10.1143/ptp.126.1123

    • NAID

      110008897252

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Gaussian Error Contribution to Likelihood Analysis of the Matter Power Spectrum2011

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Takahashi, 他
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 726 ページ: 7-7

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scale dependence of halo bispectrum from non-Gaussian initial conditions in cosmological N-body simulations2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi, Atsushi Taruya, Kazuya Koyama, Cristiano Sabiu
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 07 ページ: 2-2

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Baryon acoustic oscillations in 2D : Modeling redshift-space power spectrum from perturbation theory2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taruya, Takahiro Nishimichi, Shun Saito
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 82 ページ: 63522-63522

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原始揺らぎの非ガウス性がハローバイアスに及ぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      西道啓博
    • 学会等名
      RESCEU観測的宇宙論ワークショップ
    • 発表場所
      東京大学ビッグバンセンター
    • 年月日
      2012-11-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] N体シミュレーションによるサブハローの赤方偏移歪みの精密測定2012

    • 著者名/発表者名
      西道啓博
    • 学会等名
      日本天文学会2012年秋季年会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Clustering of Biased Tracers in Resshift Space2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi
    • 学会等名
      Perturbative approaches to redshift space distortions
    • 発表場所
      スイス チューリッヒ市
    • 年月日
      2012-07-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Scale Dependence of the Halo Bias in General Local-Type Non-Gaussian Models2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi
    • 学会等名
      WKYC 2012 Conference
    • 発表場所
      韓国 大田市
    • 年月日
      2012-06-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 一般的な局所型非ガウス揺らぎのハローの空間分布への影響2012

    • 著者名/発表者名
      西道啓博
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 発表場所
      龍谷大学深草キャンパス
    • 年月日
      2012-03-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Accurate Modeling of the Redshift-Space Distortions of Biased Tracers2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi
    • 学会等名
      PT chat 2011 workshop
    • 発表場所
      フランス原子力庁サクレー研究所,フランス
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Non-Gaussianity from Multi-Field Models on the Large-scale Structure2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimichi
    • 学会等名
      COSMO/CosPA
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2010-09-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://member.ipmu.jp/takahiro.nishimichi/index-j.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://member.ipmu.jp/takahiro.nishimichi/index-j.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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