| 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 - |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05893
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
高田 昌広 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (40374889)
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| 研究分担者 |
田村 直之 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (20450182)
岩田 生 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (40399275)
高橋 龍一 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60413960)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 宇宙の加速膨張 / ダークエネルギー / ダークマター / ニュートリノ質量 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は広天域分光銀河サーベイを念頭に、その宇宙論統計量を用いた宇宙論解析手法の開発し、現在の宇宙の加速膨張の起源を解明することを目的としている。また、新学術領域の他の計画研究と協力して、理論モデル、宇宙背景放射、銀河イメージングサーベイを包括的に組み合わせ、宇宙の加速膨張の起源を探る研究手法を開拓する。本計画研究については、銀河イメージングデータと分光データ、宇宙論情報としては重力レンズと銀河クラスタリング統計量を組み合わせる宇宙論解析法を開発することに成功している。この手法をスローン・ディジタル・スカイ・サーベイに適用し、インフレーションシナリオが予言するように、銀河団の内部構造と50Mpc (約1.6億光年)にも及ぶスケールにおいて、ダークマターの分布に物理的な相関があることを発見した。この効果の発見は世界で初めてであり、物理学会で権威のあるPhysical Review Lettersに掲載され、さらに注目すべき論文 (Editors's suggestion)に選ばれた。この研究は世界的に注目されており、今後のさらなる発展が期待される。これと並行して、大規模宇宙論データを解釈するために必要な、数値シミュレーションのデータベースを構築しており、理論モデルの整備を行っている。
赤外線カメラの開発については、Teledyne 社から近赤外検出器H4RG (サイエンスグレード)を一台購入した。すばる多天体分光装置(PFS)の共同研究のメンバー機関であるプリンストン大学と協力して、この検出器の初期性能評価を行った。具体的には、検出器の制御システム及び画像データ解析ソフトを開発、試験用クライオスタットに組み込んでデータを取得・解析し、動作確認、各ピクセルの電荷許容量、バッドピクセルマップなど基本的な性能を確認した。
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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
計画研究に所属する研究者、また共同研究者のあいだでミーティングの場を設け、今後の研究の目的、タイムラインを共有し、また課題の解決に向けた戦略を練ることができ、順調なスタートを切ることができた。上述したように、異なる宇宙論データ、宇宙論統計量を組み合わせた宇宙論解析手法の開発に成功しており、その初期成果が権威あるPhysical Review Lettersに掲載され、注目論文 (Editors' suggestion)にも選ばれた。この研究は、宇宙の階層的構造形成の物理の理解に進展を与えるものであり、その意義は大きいと考える。本領域が念頭においている巨大宇宙論データ（ビックデータ）の解析に必要な理論モデルの構築も重要であるが、数値シミュレーションを多数走らせ、宇宙論観測量の理論モデルのデータベース化を進めている。これに必要な計算機の基盤整備として、高速演算ワークステーション、大規模なデータストレージサーバーを購入した。この準備研究も順調である。また、すばる広天域サーベイは国際共同研究に基づいているが、本研究グループの研究者が中心になり、共同研究会議、電話会議の運用などを通して、共同研究を円滑に進めている。
赤外線カメラの開発についても、非常に需要の高い高精度近赤外検出器H4RGをTeledyne社から購入でき、初期性能評価を行うことができた。プリンストン大学の研究者と連携して、この赤外線カメラの開発についても計画通りに進んでいる。
このように宇宙論の解析手法の開発、理論モデルのデータベースの構築、赤外線カメラの開発は順調に進んでおり、計画した研究は順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
H26年度から本格始動しているすばるHyper Suprime-Cam (HSC) のイメージングデータとスローン・ディジタル・スカイ・サーベイの分光銀河サーベイ (SDSS BOSS) に上述した宇宙論手法を適用し、宇宙の加速膨張を起源と考えられているダークエネルギーの性質を探求する。さらに、宇宙の加速膨張が、アインシュタインの重力理論の破れのためというシナリオも指摘されており、宇宙論スケールにおけるアインシュタイン重力の正当性を宇宙論観測量でテストすることを計画している。また、N体シミュレーションの多数走らせ、宇宙論統計量の理論モデルをデータベース化する研究を完結させる。また、N体シミュレーションに有限質量のニュートリノの効果を調べる手法を開発し、宇宙の構造形成に対するニュートリノの影響を定量的に調べる予定である。これらの研究は国際共同研究で進めるが、本研究者、本研究グループの研究者が中心となり、国際共同研究を牽引する。定期的な研究打合せの場を持つ。また、本研究に専念する博士研究員を採用し、計画する研究を効率的に進める。
赤外線辛めらの開発については、H28年度中には赤外線検出器H4RGをもう一台購入し、初期性能評価を行う。また、昨年度すでに初期性能評価を行った検出器H4RGを赤外カメラに載せ、動作確認を行い、定量的に性能評価を行う予定である。
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