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宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡と初期宇宙モデルに対する制限

公募研究

研究領域背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
研究課題/領域番号 22111502
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
審査区分 理工系
研究機関山口大学 (2011)
山形大学 (2010)

研究代表者

坂井 伸之  山口大学, 理工学研究科, 教授 (00267402)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード宇宙マイクロ波背景放射 / 宇宙の大規模構造 / 非線形揺らぎ / 初期宇宙 / 一般相対性理論 / 宇宙背景放射 / 非線形ゆらぎ
研究概要

宇宙マイクロ波背景放射(CMB)非等方性は宇宙の晴れ上がり期の姿を反映するが、CMB光子は通過する大規模構造による二次的な影響も受ける。二次的揺らぎは微小であるが、スローンデジタルスカイサーベイ(SDSS)の銀河分布データとCMBデータの相関解析から、コールド/ホットスポットがスーパーボイド/クラスターの痕跡である可能性が示唆された。
平成22年度の研究では、直径約300Mpcのスーパーボイド/クラスターをLTB時空(ダスト・宇宙項の球対称時空)でモデル化し、計算された二次的揺らぎの特徴が観測されたコールド/ホットスポットの特徴と一致することを示した。
本年度は、スーパーボイドの分布について、理論と観測の比較から更に情報を得るため、次の2つの解析を行った。
1. スーパーボイドのアバンダンスに対する観測的制限。SDSSデータはスーパーボイドがz~0.5に多数存在することを示しているが、それが正しければ宇宙全体に同じように分布していると考えるのが自然である。そこで、宇宙全体にボイドが一様分布するモデルについて、CMBの揺らぎスペクトルを計算した。その結果、λ=0ではhigh-zのボイドの寄与が大きく観測に矛盾する一方、λ=0.7の宇宙ではhigh-zのボイドの寄与は小さく観測に無矛盾であった。ボイドのアバンダンスに対する制限は得られなかったが、スーパーボイドの存在からもλ=0.7の宇宙が支持されたと言える。
2. スーパーボイドの赤方偏移空間における見かけの歪み。一般に、ボイドやクラスターの形状が球形でも、赤方空間に空間においては歪んで見える。そこで、球形のスーパーボイドについてこの効果を解析し、見かけの形状の宇宙モデル依存性を明らかにした。今後の銀河分布サーベイで、ボイドの見かけの歪みに統計的に有意な偏りが得られれば、宇宙モデル(宇宙項)に対する新たな情報が得られる。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] What happens to Q balls if Q is so large?2012

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之・玉置孝至
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 85

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unified pictures of Q-balls and Q-tubes2012

    • 著者名/発表者名
      玉置孝至・坂井伸之
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86

    • NAID

      120005296330

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of voids and their shapes in redshift space2011

    • 著者名/発表者名
      前田恵一・坂井伸之・Roland Triay
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 08 号: 08 ページ: 026-026

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2011/08/026

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] What are universal features of gravitating Q-balls?2011

    • 著者名/発表者名
      玉置孝至・坂井伸之
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Q-tubes and Q-crusts2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之・石原秀樹・中尾憲一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How does gravity save or kill Q-balls?2011

    • 著者名/発表者名
      玉置孝至、坂井伸之
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitating Q-balls in the Affleck-Dine mechanism2011

    • 著者名/発表者名
      玉置孝至、坂井伸之
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation of a Void in Redshift Space2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之、前田恵一、Roland Triay
    • 雑誌名

      Proc.20th Workshop on Greneral Relativity and Gravitation in Japan

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Unified picture of Q-balls and boson stars via catastrophe theory2011

    • 著者名/発表者名
      玉置孝至、坂井伸之
    • 雑誌名

      Proc.20th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Q-tubes, Q-rings and Q-crusts2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之、石原秀樹、中尾憲一
    • 雑誌名

      素粒子論研究・電子版

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Unified picture of Q-balls and boson stars via catastrophe theory2010

    • 著者名/発表者名
      玉置孝至、坂井伸之
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 81

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence of Quasi-linear Super-Structures in the Cosmic Microwave Background and Galaxy Distribution2010

    • 著者名/発表者名
      井上開輝、坂井伸之、冨田憲二
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 724 ページ: 12-25

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡2010

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之、井上開輝、冨田憲二
    • 雑誌名

      素粒子論研究

      巻: 118

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Qボールの臨界現象2012

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之・玉置孝至
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮市)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スーパーボイドの進化とCMB2012

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之
    • 学会等名
      新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理」シンポジウム
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(つくば市)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スーパーボイドのアバンダンスに対する観測的制限2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      弘前大学
    • 年月日
      2011-09-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] CMB and non-linear evolution of LSS2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之
    • 学会等名
      科学研究費新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理-インフレーションからダークェイジまで-」シンポジウム2011
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(相模原)
    • 年月日
      2011-07-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡と初期宇宙モデルに対する制限2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之
    • 学会等名
      新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理」シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構(相模原市)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スーパーボイドのアバンダンスに対する観測的制限2011

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      弘前大学(弘前市)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] CMB and non-linear evolution of LSS2010

    • 著者名/発表者名
      坂井伸之、井上開輝、冨田憲二
    • 学会等名
      KEK国際会議:Extra-Dimension Probe by Cosmology
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2010-11-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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