銀河撮像・分光、CMB観測のシナジー解析で探る宇宙のダーク成分

• 研究課題/領域番号: 16K17684
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 日影 千秋 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (00623555)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 宇宙大規模構造 / ダークマター / ダークエネルギー / 重力レンズ / 宇宙の大規模構造 / 宇宙の構造形成 / 銀河サーベイ / 宇宙物理 / 天文 / 理論天文学

研究成果の概要

宇宙のエネルギーの95％以上を占める謎のダークマターとダークエネルギーの性質を調べるため、銀河撮像・分光サーベイとCMBを組み合わせたさまざまな理論・観測的研究を行った。すばる望遠鏡を使った銀河撮像計画「ハイパー・シュプリーム・カム」の初期データを使い、奥行き90億光年におよぶダークマターの地図を作成し、宇宙の構造の成長率を誤差3.6%の当時世界最高級の精度で測定することに成功した。プランク衛星によるCMB観測と比較し標準宇宙模型の妥当性や新たな物理の探求を行った。銀河空間分布における非線形重力の影響を抑える再構築法の理論的研究を行い、宇宙の構造成長率の決定精度が向上することを確かめた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙の９５％以上を占めるダークマターとダークエネルギーは現代の物理学、天文学にまたがる最大の謎である。すばるハイパー・シュプリーム・カム(HSC)によって遠方かつ広い天域にわたってダークマターの構造が成長する様子を調べることができ、ダーク成分の謎に迫ることができる。今回、すばるHSC計画の第1期データを用いたコズミックシア解析を行った結果、Planck衛星による宇宙初期と若干の食い違いが見られた。本結果は記者会見を通じて広く一般向けに報道を行い、新聞や科学系の雑誌でも紹介された。今後さらに理論・観測の両面で精度を上げることで、現在の標準宇宙模型を超える新たな物理の発見が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Minkowski functionals and the nonlinear perturbation theory in the large-scale structure: Second-order effects (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Matsubara, Chiaki Hikage, Satoshi Kuriki
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 105 号: 2 ページ: 23527-23527
  • DOI: 10.1103/physrevd.105.023527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covariance of the redshift-space matter power spectrum after reconstruction (2020)
  • 著者名/発表者名: C. Hikage, R. Takahashi, K. Koyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 102 号: 8 ページ: 083514-083514
  • DOI: 10.1103/physrevd.102.083514
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dual Supermassive Black Holes at Close Separation Revealed by the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2020)
  • 著者名/発表者名: Silverman J.D., Tang S., Lee K.-G., T. Hartwig, A. Goulding, M.A. Strauss, M. Schramm, X. Ding, R. Riffel, S. Fujimoto, C. Hikage, M. Imanishi, K. Iwasawa, K. Jahnke, I. Kayo, N. Kashikawa, T. Kawaguchi, 他16名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 899 号: 2 ページ: 154-154
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba4a3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cosmological constraints from cosmic shear two-point correlation functions with HSC survey first-year data (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamana Takashi、Shirasaki Masato、Miyazaki Satoshi、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 1 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psz138
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New constraints on the mass bias of galaxy clusters from the power spectra of the thermal Sunyaev-Zeldovich effect and cosmic shear (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Makiya, C. Hikage, E. Komatsu
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 2 ページ: 26-26
  • DOI: 10.1093/pasj/psz147
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Perturbation theory for the redshift-space matter power spectra after reconstruction (2020)
  • 著者名/発表者名: C. Hikage, K. Koyama, R. Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 101 号: 4 ページ: 043510-043510
  • DOI: 10.1103/physrevd.101.043510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Second Data Release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2019)
  • 著者名/発表者名: Aihara et al. (including C. Hikage)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 6 ページ: 114-114
  • DOI: 10.1093/pasj/psz103
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam first-year data (2019)
  • 著者名/発表者名: Hikage Chiaki、Oguri Masamune、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 43-43
  • DOI: 10.1093/pasj/psz010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Weak-lensing Mass Calibration of ACTPol Sunyaev-Zel'dovich Clusters with the Hyper Suprime-Cam Survey (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyatake Hironao、Battaglia Nicholas、Hilton Matt et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 875 号: 1 ページ: 63-63
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0af0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Hyper Suprime-Cam SSP Survey: Overview and survey design (2018)
  • 著者名/発表者名: Aihara Hiroaki、Arimoto Nobuo、Armstrong Robert、 et al. (including Imanishi M.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psx066
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2018)
  • 著者名/発表者名: Aihara Hiroaki、Armstrong Robert、Bickerton Steven、et al. (including Imanishi M.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-34
  • DOI: 10.1093/pasj/psx081
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multiwavelength study of X-ray luminous clusters in the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program S16A field (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyaoka et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1093/pasj/psx132
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two- and three-dimensional wide-field weak lensing mass maps from the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program S16A data (2018)
  • 著者名/発表者名: Oguri, Masamune; Miyazaki, Satoshi; Hikage, Chiaki; Mandelbaum, Rachel; Utsumi, Yousuke; Miyatake, Hironao; Takada, Masahiro; Armstrong, Robert; Bosch, James; Komiyama, Yutaka; Leauthaud, Alexie; More, Surhud; Nishizawa, Atsushi J.; Okabe, Nobuhiro; Tanaka, Masayuki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1093/pasj/psx070
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Perturbation theory for BAO reconstructed fields: One-loop results in the real-space matter density field (2017)
  • 著者名/発表者名: Hikage Chiaki、Koyama Kazuya、Heavens Alan
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 96 号: 4 ページ: 43513-43513
  • DOI: 10.1103/physrevd.96.043513
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The first-year shear catalog of the Subaru Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program Survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Mandelbaum Rachel、Miyatake Hironao、Hamana Takashi、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-43
  • DOI: 10.1093/pasj/psx130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An analytic halo approach to the bispectrum of galaxies in redshift space (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Yamamoto, Yue Nan, Chiaki Hikage
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 95 号: 4 ページ: 043528-043528
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.043528
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A pseudo-spectrum analsyis of galaxy-galaxy lensing (2016)
  • 著者名/発表者名: Chaki Hikage, Masamune Oguri
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 462 号: 2 ページ: 1359-1370
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1721
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Testing statistics of the CMB B-mode polarization toward unambiguously establishing quantum fluctuation of the vacuum (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi, Chiaki Hikage, Ryo Namba, Toshiya Namikawa, Masashi Hazumi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 94 号: 4 ページ: 043506-043506
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.043506
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 宇宙大構造のアンチエイジング II: 再構築後のパワースペクトルの共分散 (2020)
  • 著者名/発表者名: 日影千秋
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 標準宇宙模型のほころびか!? 銀河撮像・分光観測による精密宇宙論 (2020)
  • 著者名/発表者名: 日影千秋
  • 学会等名: 理論天文学懇談会
  • 招待講演
• [学会発表] Covariance of redshift-space matter power spectrum after reconstruction (2020)
  • 著者名/発表者名: 日影千秋
  • 学会等名: 観測的宇宙論ワークショップ
• [学会発表] Perturbation theory of redshift-space matter power spectra after reconstruction (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: Workshop on "Cosmic Acceleration"
  • 国際学会
• [学会発表] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: LSST@ASIA conference
  • 国際学会
• [学会発表] Perturbation theory of redshift-space matter power spectra after reconstruction (2019)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: 観測的宇宙論ワークショップ
• [学会発表] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: Workshop on Accurate lensing in the era of precision Cosmology
  • 国際学会
• [学会発表] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: Subaru Users Meeting FY2018
  • 国際学会
• [学会発表] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2019)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: Workshop on Accelerating Universe in the Dark
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: COSMO-18
  • 国際学会
• [学会発表] Cosmology from cosmic shear power spectra with Subaru Hyper Suprime-Cam data (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: CosKASI-ICG-NAOC-YITP Joint Workshop on Frontiers of Cosmology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] すばる HSC 銀河を用いたコズミックシア測定と宇宙論 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日影千秋
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] BAO再構築法による宇宙大規模構造のアンチエイジング (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Morphological analysis of large-scale structure using Minkowski Functionals (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: Workshop on Minkowski functionals
  • 招待講演
• [学会発表] Morphological analysis of cosmological random fields using Minkowski Functionals (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hikage
  • 学会等名: Workshop: Isotropic Random Fields in Astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演