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宇宙大規模構造の潮汐力場と銀河形状及びダークマターハロー形状との物理的相関の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20J22055
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
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関東京大学

研究代表者

栗田 智貴  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード宇宙大規模構造 / 原始非ガウス性 / Intrinsic Alignments / 宇宙論的N体シミュレーション / 数値シミュレーション / Intrinsic Alignment
研究開始時の研究の概要

銀河の固有形状やその周囲を包むダークマターハローの形状を用いた統計量は、従来のような銀河分布のみの統計量に対して付加的または独立な情報を持つと考えられる。本研究では、シミュレーションデータと観測データの両方を使用して、形状が持つ宇宙論的な情報を効率的に抽出する手法を考案し、宇宙論パラメータの制限の改善や縮退の解消、背景重力波や原始非ガウス性の制限可能性などを定量的に評価する。

研究実績の概要

本研究では、SDSS-III BOSSの銀河分光・撮像データを使用し、銀河の3次元分布と個々の銀河形状(楕円率)の情報を組み合わせることで、銀河数密度場と銀河形状場の3次元相互パワースペクトル(Intrinsic Alignments; IA)の測定を行った。測定の際に使用したパワースペクトルエスティメータは前年度中に開発したものであり、広域銀河サーベイに伴う異なる視線方向の効果(遠方観測者近似の破綻)、E/Bモード分解による物理モードの抽出、FFTを用いた高速な測定などの課題を解決している。Eモードシグナルは、銀河密度パワースペクトル(通常の銀河クラスタリングパワースペクトル)の四重極成分と同等のSN比で有意に検出された。一方で、Bモードシグナルは全ての銀河サンプル(北/南極・低/高赤方偏移)で検出されなかった。従来のIAシグナルの測定・解析はほぼ全て2次元(projected)相関関数に基づくものであるが、本研究で得られた3次元パワースペクトルのSN比は、従来の手法に比べておよそ2倍まで向上することを示した。
さらに、測定した銀河密度パワースペクトル、及び銀河IAパワースペクトルを用いた宇宙論統合解析を行うことで、局所原始非ガウス性(local primordial non-Gaussianity)の振幅に対する観測的制限を付けた。密度パワースペクトルは非ガウス性の等方成分のみに、IAパワースペクトルは非等方(四重極)成分のみに反応するため、両シグナルを用いることでこれら2つの成分を同時に制限することが可能となる。本研究で用いたデータからは等方・非等方成分のどちらも検出はされなかった。特に、銀河サーベイデータを用いた非等方成分への観測的制限は世界初である。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Institut d'Astrophysique de Paris(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis method for 3D power spectrum of projected tensor fields with fast estimator and window convolution modeling: An application to intrinsic alignments2022

    • 著者名/発表者名
      Kurita Toshiki、Takada Masahiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 号: 12 ページ: 123501-123501

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.123501

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Optimal Estimator of Intrinsic Alignments for Star-forming Galaxies in IllustrisTNG Simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Shi Jingjing、Osato Ken、Kurita Toshiki、Takada Masahiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 917 号: 2 ページ: 109-109

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0cfa

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imprint of anisotropic primordial non-Gaussianity on halo intrinsic alignments in simulations2021

    • 著者名/発表者名
      Akitsu Kazuyuki、Kurita Toshiki、Nishimichi Takahiro、Takada Masahiro、Tanaka Satoshi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 号: 8 ページ: 083508-083508

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.083508

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Power spectrum of intrinsic alignments of galaxies in IllustrisTNG2021

    • 著者名/発表者名
      Shi Jingjing、Kurita Toshiki、Takada Masahiro、Osato Ken、Kobayashi Yosuke、Nishimichi Takahiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 号: 03 ページ: 1-34

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/03/030

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Power spectrum of halo intrinsic alignments in simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Kurita Toshiki、Takada Masahiro、Nishimichi Takahiro、Takahashi Ryuichi、Osato Ken、Kobayashi Yosuke
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 501 号: 1 ページ: 833-852

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3625

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Constraints on anisotropic primordial non-Gaussianity from intrinsic alignments of SDSS-III BOSS galaxies2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurita
    • 学会等名
      hol-IA: a holistic approach to galaxy intrinsic alignments
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constraints on anisotropic primordial non-Gaussianity from intrinsic alignments of SDSS-III BOSS galaxies2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurita
    • 学会等名
      New Frontiers in Cosmology with the Intrinsic Alignments of Galaxies
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FFT-based estimators for line-of-sight dependent intrinsic alignment signals2021

    • 著者名/発表者名
      栗田智貴
    • 学会等名
      第10回観測的宇宙論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FFT-based estimators for line-of-sight dependent intrinsic alignment signals2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Kurita
    • 学会等名
      Galaxy shape statistics and Cosmology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シミュレーションデータを用いたIntrinsic Alignmentパワースペクトルの測定2020

    • 著者名/発表者名
      栗田智貴
    • 学会等名
      第9回観測的宇宙論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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