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ガンマ線と大規模構造のクロス相関による暗黒物質粒子の探査

公募研究

研究領域なぜ宇宙は加速するのか? - 徹底的究明と将来への挑戦 -
研究課題/領域番号 18H04340
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

安藤 真一郎  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員科学研究員 (80791970)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード暗黒物質探査 / ガンマ線宇宙物理学 / 宇宙の大規模構造 / 衛星銀河 / 銀河サーベイ
研究実績の概要

暗黒物質対消滅を探査する上で、非常に有力な候補天体として矮小銀河がある。これらは構造形成の過程で銀河よりも先に形成された構造であり、重力によって銀河に降着した衛星銀河である。すでに銀河内に数10の矮小銀河が見つかっているが、将来観測計画であるLSSTを用いることにより、さらに多くの矮小銀河が見つかることが期待されている。これらとガンマ線データのクロス相関を取ることで、暗黒物質対消滅への制限をより精度良く求めることに成功した。まず、構造形成理論を用いた現実的な事前確率分布を初めて理論的に構築し、従来考えられていた制限を大幅に書き換えた(Phys.Rev.D 102, 061302)。またLSSTで見つかると考えられる矮小銀河の数と質量分布を予言し、そこから期待される暗黒物質への制限を導いた(JCAP 1910, 040)。
全天ガンマ線データと、宇宙大規模構造とのクロス相関関数を解析した。大規模構造のデータはDark Energy Surveyによる重力レンズマップを利用した。こうすることにより暗黒物質を天体によらない形で直接捉えることができるという利点がある。この結果、ガンマ線と重力レンズマップのクロス相関を検出することに世界で初めて成功し、尚且つそのデータが高エネルギー天体からくるものと無矛盾であることを示した。暗黒物質対消滅に対する制限も得ることに成功した。(Phys.Rev.Lett. 124, 101102)
この他暗黒物質サブハローの性質を数値シミュレーションを用いて解析したもの(MNRAS 492, 3662)、低輝度銀河周りのガンマ線データを用いて暗黒物質対消滅を制限したもの(JCAP 2001, 059)、ガンマ線、ニュートリノ、宇宙線というマルチメッセンジャーを用いて暗黒物質の崩壊を議論したもの(JCAP 2001, 003)など、成果は多岐にわたる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 12件、 招待講演 7件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] インペリアルカレッジ・ロンドン(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] SISSA/トリノ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] カーネギーメロン大学/バージニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] MSSL UCL(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Constraining dark matter annihilation with HSC low surface brightness galaxies2020

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Daiki、Macias Oscar、Nishizawa Atsushi J.、Hayashi Kohei、Takada Masahiro、Shirasaki Masato、Ando Shin'ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 01 ページ: 059-059

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/01/059

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The abundance and structure of subhaloes near the free streaming scale and their impact on indirect dark matter searches2020

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama Tomoaki、Ando Shin’ichiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 492 号: 3 ページ: 3662-3671

    • DOI

      10.1093/mnras/staa069

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data2020

    • 著者名/発表者名
      Koji Ishiwata, Oscar Macias, Shin'ichiro Ando, Makoto Arimoto
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 01 号: 01 ページ: 003-003

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/01/003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of Cross-Correlation between Gravitational Lensing and γ Rays2020

    • 著者名/発表者名
      Ammazzalorso S.、Gruen D.、Regis M.、Camera S.、Ando S.、Fornengo N.他
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 10 ページ: 101102-101102

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.101102

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing dark matter signals in neutrino telescopes through angular power spectrum2020

    • 著者名/発表者名
      Dekker Ariane、Chianese Marco、Ando Shin'ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 09 ページ: 007-007

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/09/007

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cross-correlation of the extragalactic gamma-ray background with the thermal Sunyaev-Zel’dovich effect in the cosmic microwave background2020

    • 著者名/発表者名
      Shirasaki Masato、Macias Oscar、Ando Shin’ichiro、Horiuchi Shunsaku、Yoshida Naoki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 10 ページ: 103022-103022

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.103022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure formation models weaken limits on WIMP dark matter from dwarf spheroidal galaxies2020

    • 著者名/発表者名
      Ando Shin’ichiro、Geringer-Sameth Alex、Hiroshima Nagisa、Hoof Sebastian、Trotta Roberto、Walker Matthew G.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 6 ページ: 016302-016302

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.061302

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Smallest halos in thermal wino dark matter2019

    • 著者名/発表者名
      Ando Shin’ichiro、Kamada Ayuki、Sekiguchi Toyokazu、Takahashi Tomo
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 12 ページ: 123519-123519

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.123519

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Halo Substructure Boosts to the Signatures of Dark Matter Annihilation2019

    • 著者名/発表者名
      Ando Shin’ichiro、Ishiyama Tomoaki、Hiroshima Nagisa
    • 雑誌名

      Galaxies

      巻: 7 号: 3 ページ: 68-68

    • DOI

      10.3390/galaxies7030068

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery prospects of dwarf spheroidal galaxies for indirect dark matter searches2019

    • 著者名/発表者名
      Ando Shin'ichiro、Kavanagh Bradley J.、Macias Oscar、Alves Tiago、Broersen Siebren、Delnoij Stijn、Goldman Thomas、Groefsema Jim、Kleverlaan Jorinde、Lenssen Ja?r、Muskens Toon、Visser Liam X. Palma、Peerbooms Ebo、Linden Bram van der、Verberne Sill
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2019 号: 10 ページ: 040-040

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2019/10/040

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Angular power spectrum analysis on current and future high-energy neutrino data2019

    • 著者名/発表者名
      Dekker Ariane、Ando Shin'ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2019 号: 02 ページ: 002-002

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2019/02/002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Gaia DR2 search for dwarf galaxies towards Fermi-LAT sources: implications for annihilating dark matter2018

    • 著者名/発表者名
      Ciuca Ioana、Kawata Daisuke、Ando Shin’ichiro、Calore Francesca、Read Justin I、Mateu Cecilia
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 480 号: 2 ページ: 2284-2291

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1994

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraints on MeV dark matter using neutrino detectors and their implication for the 21-cm results2018

    • 著者名/発表者名
      Klop Niki、Ando Shin’ichiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 10 ページ: 103004-103004

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.103004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Searching for particle dark matter by cross-correlating gamma rays and large-scale structure2020

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      加速宇宙シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 暗黒物質サブハローの性質と直接・間接検出実験への示唆2020

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      新学術「地下宇宙」領域研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding halo substructure for indirect dark matter searches2019

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      Johns Hopkins Workshop “Particle Physics in the Universe”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generic constraints on sources of diffuse high energy neutrino flux2019

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      Conference on Perspectives in Astroparticle physics from High Energy Neutrinos
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Astrophysical neutrino theory2019

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      Prospects in Neutrino Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modeling Evolution of Dark Matter Substructure and Annihilation Boost2019

    • 著者名/発表者名
      廣島渚
    • 学会等名
      新学術領域「なぜ宇宙は加速するのか?- 徹底的究明と将来への挑戦-」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analytic modeling of subhalo evolution and annihilation boost2018

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      Halo Substructure and Dark Matter Searches
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modeling evolution of dark matter substructure and annihilation boost2018

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      TeV Particle Astrophysics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling dark matter substructure and annihilation boost for indirect searches2018

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      Dark Ghosts
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analytic modeling of subhalo evolution and annihilation boost2018

    • 著者名/発表者名
      安藤真一郎
    • 学会等名
      宇宙・素粒子研究の融合によるマルチメッセンジャー天文学の推進
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modeling evolution of dark matter substructure and annihilation boost2018

    • 著者名/発表者名
      廣島渚
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Modeling evolution of dark matter substructure and annihilation boost2018

    • 著者名/発表者名
      廣島渚
    • 学会等名
      COSMO 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Searching for non-Gravitational Signatures of Dark Matter in the Galactic Center2018

    • 著者名/発表者名
      Oscar Macias
    • 学会等名
      宇宙・素粒子研究の融合によるマルチメッセンジャー天文学の推進
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] Barolo Astroparticle Meeting2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-12-27  

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