精細観測時代の弦理論的宇宙論

• 研究課題/領域番号: 13J09800
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 山内 大介 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(PD)
• 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: 4,320千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 弦理論的宇宙論 / 修正重力 / 宇宙弦 / 弦理論的ランドスケープ

研究実績の概要

研究目標の達成のために、まず高エネルギー物理が導く新しい宇宙像の探求のため、重力理論が一般相対性理論と異なる可能性(修正重力理論)について探査した。修正重力理論は小スケールにおける既存のテストを満たすため、余分の自由度を抑制する機構を持つ。しかし、この機構は特定のクラスの修正重力理論において一部破れることを初めて見出した。それを星構造の進化に応用することを行い、この振る舞いが重力理論の探求に対して鋭敏であることを見出した。

第二に、初期宇宙の重要なプローブである宇宙弦について、その観測的な差異を探求した。宇宙弦はどんな初期条件から出発しても、スケーリングという性質により特定の状況に帰着すると期待されており、予言性が非常に高いと言われている。しかし、インフレーション中に宇宙弦が生成する模型を考えた場合この限りではない。本研究ではこのような宇宙弦に対して、その発展を探った。その結果として、近年の宇宙マイクロ波背景輻射の精密観測によって指摘されている大スケールでのアノマリーがこの遅延スケーリング宇宙弦によって説明可能であることを指摘した。

最後に、将来の精細観測時代を見据え、将来の大規模観測によってどのような宇宙論のフロンティアが開拓されていくかを探求した。特に、Square Kilometre Array (SKA)と呼ばれる次世代電波望遠鏡に着目している。これまで可視光・近赤外でのみ行われてきた弱重力レンズ探査について、SKAを用いることで初めて電波域による探査が可能となる。電波域による銀河探査により宇宙の電波3次元地図を書くことができるようになる。可視光・近赤外探査による結果とは相補的な関係となっており、双方向の解析を行うことでインフレーション模型が満たすべき整合性条件の合否を探査できる。また、宇宙マイクロ波背景輻射観測との協働においてもSKAは重要な地位を占める。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Large scale CMB anomalies from thawing cosmic strings (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Ringeval, D. Yamauchi, J. Yokoyama, F. R. Bouchet
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Phyiscs 巻: 1602 号: 02 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/02/033
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Delensing Cosmic Microwave Background B-modes with the Square Kilometre Array Radio Continuum Survey (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Namikawa, D. Yamauchi, B. Shewin, R. Nagata
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.043527
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cosmology with the Square Kilometre Array by SKA-Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Yamauchi et al. on behalf of SKA-Japan Consortium Cosmology Science Working Group
  • 雑誌名: arXiv 巻: 1603.01959 ページ: 1-17
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modified gravity inside astrophysical bodies (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Saito, Daisuke Yamauchi, Shunttaro Mizuno, Jerome Gleyzes
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physicls 巻: Volume 2015 June 号: 06 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/06/008
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weak lensing induced by second-order vector mode (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Saga, D. Yamauchi, K. Ichiki
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 6 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.063533
  • 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 primordial non-Gaussianity consistency relation with galaxy surveys (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Yamauchi, K. Takahashi
  • 雑誌名: arXiv 巻: 1509.07585 ページ: 1-5
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of cosmic strings with delayed scaling on CMB anisotropy (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei kamada, Yuhei Miyamoto, Daisuke Yamauchi, and Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 90 号: 8 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.083502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Breaking of Vainshtein screening in scalar-tensor theories beyond Horndeski (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kobayashi, Yuki Watanabe, Daisuke Yamauchi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 91 号: 6 ページ: 064013-064013
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.064013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Future detectability of gravitational-wave induced lensing from high-sensitivity CMB experiments (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiya Namikawa, Daisuke Yamauchi, Atsushi Taruya
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 91 号: 4 ページ: 043531-043531
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.043531
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Constraining primordial non-Gaussianity via multitracer technique with surveys by Euclid and Square Kilometre Array (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi, Keitaro Takahashi, Masamune Oguri
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 90 号: 8 ページ: 083520-083520
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.083520
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CMB ISW-lensing bispectrum from cosmic strings (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Yamauchi, Y. Sendouda, K. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 2 ページ: 1-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is there supercurvature mode of massive vector field in open inflation? (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Yamauchi, T. Fujita, S, Mukohyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 3 ページ: 1-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Testing general scalar-tensor gravity and massive gravity with cluster lensing (2013)
  • 著者名/発表者名: 成川達也、小林努、山内大介、齊藤遼
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87 号: 12 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.124006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full-sky formulae far weak lensing power spectrum from total angular momentum moethod (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Yamauchi, T. Namikawa, A. Taruya
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 08 号: 08 ページ: 1-34
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/08/051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type-I cosmic string network (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hiramatsu, Y. Sendouda, K. Takahashi, D. Yamauchi, Y. Yoo
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88 号: 8 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.085021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Derivative interactions in de Rham-Gabadadze-Tolley massive gravity (2013)
  • 著者名/発表者名: Rampei Kimura, Daisuke Yamauchi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88 号: 8 ページ: 84025-84025
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.084025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraining cosmic string parameters with curl-mode of CMB lensing (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Namikawa, A. Taruya, D. Yamauchi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88 号: 8 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.083525
  • 査読あり
• [学会発表] Cosmology with the Square Kilometre Array by SKA-Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: “Dark Side of the Universe” workshop
  • 発表場所: 京都大学(京都府・京都市)
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Probing primordial non-Gaussianity consistency relation with galaxy surveys (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: The 25th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
  • 発表場所: 京都大学(京都府・京都市)
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会
• [学会発表] SKAによる宇宙論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 甲南大学(兵庫県・神戸市)
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] SKA-JP Cosmology SWGの活動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 「銀河進化と遠方宇宙2015」研究会
  • 発表場所: 神戸市教育会館(兵庫県・神戸市)
  • 年月日: 2015-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] Cosmic strings and their future detectability (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 早稲田大学理論宇宙物理学セミナー
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都・新宿区)
  • 年月日: 2015-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] Cosmic strings and their future detectability (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 名古屋大学理学部物理学教室EHQGセミナー
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 2015-04-07
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamics of cosmic strings with higher-dimensional windings (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] SKAによる宇宙論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: SKA-Japanワークショップ
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2015-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] Breaking of Vainshtein screening in scalar-tensor theories beyond Horndeski (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: APC theory group seminar
  • 発表場所: APC, Paris, France
  • 年月日: 2015-02-10
  • 招待講演
• [学会発表] Constraining primordial non-Gaussianity via multitracer technique with surveys by Euclid and Square Kilometre Array (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: CosPa2014
  • 発表場所: Auckland, New Zealand
  • 年月日: 2014-12-10
• [学会発表] Constraining non-Gaussianity with multi-tracer technique (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 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
  • 年月日: 2014-11-28
• [学会発表] Constraining non-Gaussianity via multi-tracer technique with Euclid and SKA (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: JGRG24
  • 発表場所: Kavli IPMU
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] Constraining non-Gaussianity with multi-tracer technique (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] Constraining non-Gaussianity with multi-tracer technique (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: RESCEU APCosPA Summer School on Cosmology and Particle Astrophysics
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2014-08-03
• [学会発表] バブル生成を伴うインフレーション模型における電磁場の超曲率モードについて (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Weak lensing of CMB by Cosmic Strings and its Detectability (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: Cosmic Strings 2014
  • 発表場所: Arizona State University (Arizona, US)
  • 年月日: 2014-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] Full-sky formulae for weak lensing power spectra from total angular momentum method (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: Theory group seminar
  • 発表場所: University of Chicago (Chicago, US)
  • 年月日: 2014-01-31
• [学会発表] Full-sky formulae for weak lensing power spectra from total angular momentum method (2013)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: JGRG23
  • 発表場所: 弘前大学(青森県弘前市)
  • 年月日: 2013-10-05
• [学会発表] Type-I cosmic string network (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: APC theory group seminar
  • 発表場所: APC (Paris, France)
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] CMB-ISW lensing bispectrum from cosmic strings (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi
  • 学会等名: COSMO2013
  • 発表場所: University of Cambridge (Cambridge, UK)
  • 年月日: 2013-09-05
• [学会発表] Open inflation in the landscape (2013)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 宇宙物理グループセミナー
  • 発表場所: KEK(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2013-05-14
• [学会発表] Full-sky formulae for weak lensing power spectra from total angular momentum method (2013)
  • 著者名/発表者名: 山内大介
  • 学会等名: 第26回理論懇シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 IPMU(千葉県柏市)
• [図書] 日本版Square Kilometre Arrayサイエンスブック (2015)
  • 著者名/発表者名: 日本SKAコンソーシアム科学検討班
  • 総ページ数: 316
  • 出版者: 日本SKAコンソーシアム