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中性水素電波21cm線を用いて探る宇宙構造形成

研究課題

研究課題/領域番号 13J03015
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)
研究機関名古屋大学

研究代表者

島袋 隼士  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード再電離 / 21cm線 / 宇宙論 / 暗黒時代 / 構造形成
研究実績の概要

宇宙が始まってから現在の宇宙へと進化するに至る過程で、初期天体形成や宇宙に存在する中性水素が電離する再電離期と呼ばれる現象があり、これらの時期の物理過程を考えることは現代天文学の重要な問題の一つであると考えられている。宇宙の初期天体形成時期や再電離期を探るために、中性水素の超微細構造由来の21cm線放射が有用と考えられている。21cm線シグナルを統計的に探る手法として、輝度温度揺らぎの2点統計量であるパワースペクトルが広く使われている。輝度温度揺らぎの確率分布がガウス分布に従うのなら、その統計的性質はパワースペクトルのみで完全に記述することができるとされている。しかし、天体物理学的な効果によって21cm線シグナルは統計的に非ガウス分布を持つと予想されており、これはパワースペクトルだけでは評価することができない。そこで、本年度の研究では21cm線シグナルの非ガウス性を評価するために、より高次統計量である輝度温度揺らぎのバイスペクトルを導入しその空間依存性や赤方偏移依存性を評価して、パワースペクトルとの違いを調べた。その結果、バイスペクトルはパワースペクトルと異なり、大スケールと小スケールの相関を見ることが出来たり、シグナルが大きくなる特徴的なスケールが存在することを確認した。また、バイスペクトルを用いた再電離モデルパラメータへのFisher解析を行い、これらのパラメータに対してパワースペクトルよりも強い制限を得られることを示した。この結果は、国内外の研究会や学会で発表を行い、また論文としてまとめられ、海外の雑誌(MNRAS)に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 21cm-line bispectrum as method to probe Cosmic Dawn and Epoch of Reionization2016

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shimabukuro, Shintaro Yoshiura, Keitaro Takahashi, Shuichiro Yokoyama, Kiyotomo Ichiki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 458 号: 3 ページ: 3003-3011

    • DOI

      10.1093/mnras/stw482

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Studying 21cm power spectrum with one-point statistics2015

    • 著者名/発表者名
      Hayato Shimabukuro, Shintaro Yoshiura, Keitaro Takahashi, Shuichiro Yokoyama and Kiyotomo Ichiki,
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 451 号: 1 ページ: 467-474

    • DOI

      10.1093/mnras/stv965

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sensitivity for 21cm Bispectrum from Epoch of Reionization2015

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura, Hayato Shimabukuro, Keitaro Takahashi, Rieko Momose, Hiroyuki Nakanishi and Hiroshi Imai,
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 451 号: 1 ページ: 266-274

    • DOI

      10.1093/mnras/stv855

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probing small scale cosmological fluctuations with 21cm forest2014

    • 著者名/発表者名
      H.Shimabukuro, K. Ichiki, S.Yokoyama, S.Inoue
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 号: 8 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.083003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 21cm bispectrum as method to probe cosmic dawn and EoR2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      初代星、銀河研究会
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Probing small scale structure with 21cm forest2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      宇宙再電離、銀河進化、銀河周間銀河媒質に関する研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 21cm bispectrum as probe of Cosmic Dawn and EoR2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      Preparing for the 21cm cosmology revolution
    • 発表場所
      アメリカ
    • 年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高次統計量を用いた21cm線輝度温度場の解析2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      天文学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 1点統計、高次統計を用いた21cm線輝度温度場の解析2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      銀河進化と遠方宇宙
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 1点統計と高次統計量を用いた21cm線輝度温度場の解析2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      銀河、銀河間物質に関する観測、理論合同ミニワークショップ
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Studying 21cm power spectrum with one-point statistics2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      cosmology and epoch of reionization
    • 発表場所
      ギリシャ
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studying 21cm power spectrum with one-point statistics2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Studying 21cm power spectrum with one-point statistics2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      SKA-JPワークショップ
    • 発表場所
      国立天文台
    • 年月日
      2015-03-03 – 2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Studying 21cm power spectrum with one-point statistics2015

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      初代星・銀河研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-01-19 – 2015-01-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Studying 21cm power spectrum with one-point statistics2014

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      観測的宇宙論ワークショップ
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 21cm線輝度温度場のバイスペクトルの評価2014

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      日本天文学会年会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Probing small scale fluctuation with 21cm forest2013

    • 著者名/発表者名
      島袋隼士
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会
    • 発表場所
      国立天文台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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