宇宙論的観測で探る初期揺らぎの非ガウス性と初期宇宙モデルの検証

• 研究課題/領域番号: 12J02775
• 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: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
• 研究機関: 立教大学 (2014); 東京大学 (2012-2013)
• 研究代表者: 横山 修一郎 立教大学, 理学部, 助教
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,630千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 非ガウス性 / インフレーション / 宇宙マイクロ波背景輻射 / 宇宙大規模構造 / 重力波 / 宇宙論的磁場 / 銀河の三点相関 / 超対称性理論 / モードカップリング / プレヒーティング

研究実績の概要

本研究では、進展著しい宇宙論的観測を用いて初期密度揺らぎの非ガウス性を探り、初期宇宙モデルを検証する。研究の方向として大きく二つ挙げられる。１．個々のインフレーションモデルに対する初期密度揺らぎの非ガウス性を中心とした理論予言の精密な評価、２．様々な宇宙論的スケールでの揺らぎの観測に対する非ガウス性の影響の評価である。
平成２６年度は、BICEP2による「背景重力波」についての報告や、Planck衛星の結果報告といった詳細な宇宙論的観測結果が発表された年であった。そのような背景のもと、研究テーマのキーワードの一つでもある初期密度揺らぎの非ガウス性と背景重力波に関する研究を遂行した。大きな初期ゆらぎの非ガウス性を予言するモデルとして、カーバトンモデルと呼ばれるものがある。本年度はそのモデルに着目し、背景重力波観測から得られるカーバトンモデルに対する予言についての研究や、より詳細なモデルについての解析を行なった。
さらに新たな背景重力波生成シナリオの可能性についての議論についても行なった。これらは上で述べた研究の方向性の１に関連する。２に関連する仕事として、宇宙マイクロ波背景輻射のプランク分布からのずれに対する初期揺らぎの非ガウス性が与える影響を調べた。さらに、将来の大型電波干渉計を用いると、初期揺らぎの非ガウス性をより精密に測定することができると期待されているが、その観測量に対する精密な理論予言を行なった。とくに、非ガウス性を測定するための観測量における天体起源の影響について精査した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Blue-tilted Tensor Spectrum and Thermal History of the Universe (2015)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Kuroyanagi, Tomo Takahashi, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1502, 003 号: 02 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/02/003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Can a spectator scalar field enhance inflationary tensor mode? (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Fujita, Jun'ichi Yokoyama, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 043E01 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv037
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropic CMB distortions from non-Gaussian isocurvature perturbations (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsuhisa Ota, Toyokazu Sekiguchi, Yuichiro Tada, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1503, 013 号: 03 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/03/013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Compensation for large tensor modes with iso-curvature perturbations in CMB anisotropies (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Kawasaki, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1405, 046 号: 05 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/05/046
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Curvaton in large field inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Fujita, Masahiro Kawasaki, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1409, 015 号: 09 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/09/015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isocurvature perturbations and tensor mode in light of Planck and BICEP2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Kawasaki, Toyokazu Sekiguchi, Tomo Takahashi, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1408, 043 号: 08 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/08/043
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal Effects and Sudden Decay Approximation in the Curvaton Scenario (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kitajima, David Langlois, Tomo Takahashi, Tomohiro Takesako, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1410, 032 号: 10 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/10/032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CDM/baryon isocurvature perturbations in a sneutrino curvaton model (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Harigaya, Taku Hayakawa, Masahiro Kawasaki, Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1410, 068 号: 10 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/10/068
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CMB distortion anisotropies due to the decay of primordial magnetic fields (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本幸一、開口豊和、田代寛之、横山修一郎
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 89.063508 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.063508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Halo/Galaxy Bispectrum with Primordial non-Gaussianity from integrated Perturbation Theory (iPT) (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山修一郎、松原隆彦、樽家篤史
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 89.043524 号: 4 ページ: 043524-043524
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.043524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical constraint on inflationary magnetogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田智弘、横山修一郎
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticles 巻: 03.013 号: 04 ページ: 013-013
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/04/013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scale-dependent bias due to primordial vector fields (2013)
  • 著者名/発表者名: 白石希典、横山修一郎、市來淨與、松原隆彦
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 432,3 号: 3 ページ: 2331-2338
  • DOI: 10.1093/mnras/stt594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistics of general functions of a Gaussian-field Application to non-Gaussianity from preheating (2013)
  • 著者名/発表者名: 須山輝明、横山修一郎
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticles 巻: 06.018 号: 06 ページ: 018-018
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/06/018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implications of Planck results for models with local type non-Gaussianity (2013)
  • 著者名/発表者名: 須山輝明、高橋智、山口昌英、横山修一郎
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticles 巻: 06.012 号: 06 ページ: 012-012
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/06/012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational waves from a curvaton model with blue spectrum (2013)
  • 著者名/発表者名: 川崎雅裕、北嶋直弥、横山修一郎
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticles 巻: 08.042 号: 08 ページ: 42-42
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/08/042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higher order statistics of curvature perturbations in IFF model and its Planck constraints (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田智弘、横山修一郎
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticles 巻: 09.009 号: 09 ページ: 009-009
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/09/009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scale-dependent bias with higher order primordial non-Gaussianity: Use of the Integrated Perturbation Theory (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山修一郎、松原隆彦
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.023525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full bispectra from primordial scalar and tensor perturbations in the most general single-field inflation model (2013)
  • 著者名/発表者名: Xian Gao, 小林努、白石希典、山口昌英、横山順一、横山修一郎
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: (出版中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] CMB power spectra induced by primordial cross-bispectra between metric perturbations and vector fields (2012)
  • 著者名/発表者名: 白石希典
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 11 号: 11 ページ: 46-46
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/11/046
  • 査読あり
• [学会発表] inflation in 2014 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山修一郎
  • 学会等名: 第３回観測的宇宙論ワークショップ
  • 発表場所: 名古屋大学素粒子宇宙起源研究機構（愛知県名古屋市千種区）
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Primordial non-Gaussianity in large scale structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Yokoyama
  • 学会等名: Relativistic Cosmology
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所（京都府京都市左京区）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] Halo/Galaxy Bispectrum with Primordial non-Gaussianity from integrated Perturbation Theory (iPT) (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山修一郎
  • 学会等名: 第2回観測的宇宙論ワークショップ
  • 発表場所: 国立天文台(東京都三鷹市)
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] Issues on curvaton scenario with the termal effect (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山修一郎
  • 学会等名: The 23^<rd> Workshop on General Relativity and Gravitation
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] インフレーションからの非ガウス性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山修一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(招待(企画)講演)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Scale-dependent bias with higher order primordial non-Gaussianity (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Yokoyama
  • 学会等名: Nishinomiya Yukawa Symposium: New Waves in Gravityand Cosmology
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-12-04