| 研究課題/領域番号 |
22K14036
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 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
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
大里 健 千葉大学, 先進科学センター, 助教 (00914277)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 観測的宇宙論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙物理学における根源的な問題であるダークマター・ダークエネルギーの正体、そして加速膨張の物理的な機構を探るため、大規模な銀河分光観測計画が予定されている。これらの計画では、銀河の三次元位置を測定し背景にある物質分布を描き出すことが主たる観測目的である。従来の解析では、観測された銀河分布から、その情報を要約する統計量を用いてダークマターの存在量に代表される宇宙論パラメータを推定する。しかしながら、統計量で表現できない高次の情報は失われてしまう。そこで、本研究では観測された銀河分布の場が持つ情報の全てを考慮するフィールドレベル解析に着目し、高速で実用的な統計解析基盤を構築する。
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| 研究実績の概要 |
宇宙物理学における根源的な問題であるダークマター・ダークエネルギーの正体、そして加速膨張の物理的な機構を探るため、大規模な銀河分光観測計画が予定されている。これらの計画では、銀河の三次元位置を測定し背景にある物質分布を描き出すことが主たる観測目的である。従来の解析では、観測された銀河分布から、その情報を要約する統計量を用いてダークマターの存在量に代表される宇宙論パラメータを推定する。しかしながら、統計量で表現できない高次の情報は失われてしまう。そこで、本研究では観測された銀河分布の場が持つ情報の全てを考慮するフィールドレベル解析に着目し、高速で実用的な統計解析基盤を構築する。
昨年度までの研究により、フィールドレベル解析において重力の非線形を解析的に取り扱うGridSPT法をGraphic Processing Unit（GPU）という計算加速器を用いて高速計算する手法を開発した。このGridSPTで出力されるのは、大部分がダークマターで構成される物質分布であり、実際に観測される銀河分布とは小さいスケールにおいて差異が生じることが知られている。そこで今年度はこの銀河分布を再現すべくGridSPTと銀河バイアス展開法を組み合わせることで、実際に観測される銀河分布をフィールドレベル解析で取り扱えるよう拡張を行なった。シミュレーションを用いた検証でも十分に精度が出ていることが確認され、今後さらに大規模なシミュレーションデータを用いて銀河分布を用いたフィールドレベル解析がどの程度精度良くダークマターやダークエネルギーの情報を引き出せるか定量的に評価する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は昨年度までに開発したフィールドレベル解析の計算コードであるGridSPTの銀河分布への対応と高速化を主に行なった。また、最終目標である宇宙論パラメータと初期密度場を統計的に推定するコードの開発も並行して行なった。シミュレーションとの比較によりこれらの手法の妥当性の検証を行い、速度・精度の両面でフィールドレベル解析が高い性能を示すことが明らかになった。最終年度に向けて、より現実的な設定下でのフィールドレベル解析の実装に向けて、順調に進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度までに基礎となるフィールドレベル解析のコード開発と銀河バイアス展開を応用した銀河分布の理論予言を実現するコードの開発を行なった。これらのコードはすべてGPUを用いて高速化がなされており、フィールドレベル解析のボトルネックとなる多次元パラメータ空間の統計解析を高速で実行することが可能となった。今年度までの研究では数値シミュレーションを用いて、これらのコードの基礎的な検証を行なったが、今後はシミュレーションで用いる銀河分布のスケールを変え、最終目標である宇宙論パラメータや初期密度場の推定に影響がどれほど及ぶかを詳細に調べる予定である。そして、実際の観測データへの応用の可能性についても議論を行う。
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