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暗黒物質間接検出法による最新の検出結果の提示及びその厳密化

研究課題

研究課題/領域番号 18J21186
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

堀米 俊一  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード暗黒物質 / 間接検出 / 矮小楕円体銀河 / ベイズ推定 / 素粒子論 / 矮小銀河 / 銀河動力学 / マルコフ連鎖モンテカルロ法
研究実績の概要

矮小楕円体銀河の暗黒物質分布を精密に推定することは、暗黒物質の間接検出法による検出の感度・精度を高める上で重要な意義を持つ。今年度は、我々が今までで開発した暗黒物質分布推定手法を具体的な三つの矮小楕円体銀河(Draco, Sculptor, Ursa Minor)の観測データに適用し、その暗黒物質分布を推定した。
矮小楕円体銀河の暗黒物質分布は、矮小楕円体銀河に属する星の運動を用い星の運動学的方程式(Jeans方程式)を解くことで推定できる。しかし、従来における暗黒物質分布推定においては、星の運動の分光観測時に混入する前景星の影響を正確に考慮できず、これによる統計誤差(バイアス)が存在しており、この影響の度合いを正確に見積もることが難しかった。前年度までの我々の研究では、この効果を正確に見積もるための新しい手法(混合モデルによる手法)を提案し、矮小楕円体銀河の擬似観測データを用いその手法の検証を行った。
本年度では、本手法の実観測データへの応用を行なった。実観測データには、擬似観測データには存在しない新たなバイアス(サンプリングバイアス)が存在することが応用上の問題となることが明らかとなったため、本手法の応用に際して、分布推定における尤度関数の定義をこれに対応可能なように修正し、同時に統計モデルのパラメータの再定義を行なった。また、モデルパラメータをより正確に見積もるため、測光観測データを用い矮小楕円体銀河の大きさ、及び背景星の混入率をあらかじめ推定するようにし、これを分光観測データを用いた推定に応用した。このように修正・更新した手法を特に暗黒物質が豊富に含まれると期待される三つの矮小楕円体銀河(Draco, Sculptor, Ursa Minor)に適用し、その暗黒物質分布を推定し、従来までの結果との比較を行なった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] J-factor estimation of Draco, Sculptor and Ursa Minor dwarf spheroidal galaxies with the member/foreground mixture model2020

    • 著者名/発表者名
      Shun-ichi Horigome, Kohei Hayashi, Masahiro Ibe, Miho N. Ishigaki, Shigeki Matsumoto, Hajime Sugai
    • 雑誌名

      -

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Foreground effect on the J-factor estimation of ultrafaint dwarf spheroidal galaxies2018

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa, K., Horigome, S., Ishigaki, M. N., Matsumoto, S., Ibe, M., Sugai, H., Hayashi, K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 479 号: 1 ページ: 64-74

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1387

    • NAID

      130008148664

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] J-factor estimation of Draco, Sculptor and Ursa Minor dwarf spheroidal galaxies with the member/foreground mixture model2020

    • 著者名/発表者名
      Shun-ichi Horigome, Kohei Hayashi, Masahiro Ibe, Miho N. Ishigaki, Shigeki Matsumoto, Hajime Sugai
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Foreground effect on the J-factor estimation of ultra-faint dwarf spheroidal galaxies2019

    • 著者名/発表者名
      市川幸史, 堀米俊一, 石垣美歩, 松本重貴, 伊部昌宏, 菅井肇, 林航平
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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