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2015 年度 実績報告書

広天域銀河分光サーベイによる加速宇宙の究明

計画研究

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 15H05893
研究機関東京大学

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)

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)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
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
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。

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。

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。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] Princeton University/Johns Hopkins University/California Institute of Technology(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Princeton University/Johns Hopkins University/California Institute of Technology
  • [国際共同研究] Laboratoire d'Astrophysique de Marseille(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
  • [国際共同研究] Max Planck Institute for Astrophysics(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute for Astrophysics
  • [国際共同研究] ASIAA(Taiwan)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      ASIAA
  • [国際共同研究] Shanghai Jiao Tong University(China)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Shanghai Jiao Tong University
  • [雑誌論文] Detection of stacked filament lensing between SDSS luminous red galaxies2016

    • 著者名/発表者名
      Joseph Clampitt, Hironao Miyatake, Bhuvnesh Jain, Masahiro Takada
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 457 ページ: 2391-2400

    • DOI

      10.1093/mnras/stw142

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Separate universe consistency relation and calibration of halo bias2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Li, W. Hu, M. Takada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 93 ページ: 063507 (14pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.063507

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evidence of Halo Assembly Bias in Massive Clusters2016

    • 著者名/発表者名
      H. Miyatake, S. More, M. Takada et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Letters

      巻: 116 ページ: 041301 (4pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.116.041301

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Constraints on small-scale cosmological fluctuations from SNe lensing dispersion2016

    • 著者名/発表者名
      I. Ben-Dayan, R. Takahashi
    • 雑誌名

      MNRAS

      巻: 455 ページ: 552-562

    • DOI

      10.1093/mnras/stv2356

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Geometrical constraint on curvature with BAO experiments2015

    • 著者名/発表者名
      M. Takada, O. Dore
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 92 ページ: 123518 (10pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.123518

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detection of universality of dark matter profile from Subaru weak lensing measurements of 50 massive clusters2015

    • 著者名/発表者名
      H. Niikura, M. Takada et al.
    • 雑誌名

      Publ. Atron. Soc. Japan

      巻: 67 ページ: 103 (24 pages)

    • DOI

      10.1093/pasj/psv090

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Weak Lensing Signal and the Clustering of BOSS Galaxies. II. Astrophysical and Cosmological Constraints2015

    • 著者名/発表者名
      S. Miyazaki et al. (including M. Takada 20著者中20番目)
    • 雑誌名

      The Astrophys. J.

      巻: 806 ページ: 22 (14pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/806/1/2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Weak Lensing Signal and the Clustering of BOSS Galaxies. I. Measurements2015

    • 著者名/発表者名
      H. Miyatake, S. More, M. Takada et al.
    • 雑誌名

      The Astrophys. J.

      巻: 806 ページ: 1 (15pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/806/1/1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraints on warm dark matter from weak lensing in anomalous quadruple lenses2015

    • 著者名/発表者名
      K. T. Inoue, R. Takahashi, T. Takahashi, T. Ishiyama
    • 雑誌名

      MNRAS

      巻: 448 ページ: 2704-2716

    • DOI

      10.1093/mnras/stv194

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 有限体積銀河サーベイの宇宙論統計量に対する大スケールゆらぎの影響 -- Super Sample Effect2016

    • 著者名/発表者名
      高田昌広
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春季年会
    • 発表場所
      首都大学東京 (東京都八王子市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-16
  • [学会発表] 全天重力レンズマップの作成2016

    • 著者名/発表者名
      高橋龍一
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春季年会
    • 発表場所
      首都大学東京 (東京都八王子市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-16
  • [学会発表] Connecting Halo (peak) and Galaxy2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takada
    • 学会等名
      Statistics of Extrema in Large-Scale Structure
    • 発表場所
      Leiden University, Leiden, the Netherlands
    • 年月日
      2016-03-07 – 2016-03-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Halo bias2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takada
    • 学会等名
      Cosmology and First Light
    • 発表場所
      Institut Astrophysique de Paris, Paris, France
    • 年月日
      2015-12-07 – 2015-12-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Why does the Universe speed up? - Exhausted study and challenge for the future2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takada
    • 学会等名
      Unification and Development of the Neutrino Science Frontier
    • 発表場所
      ニューウェルシティー湯河原 (静岡県熱海市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Halo bias, super-survey effects and cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takada
    • 学会等名
      Workshop of Observational Cosmology
    • 発表場所
      京都大学 (京都府京都市)
    • 年月日
      2015-11-18 – 2015-11-20
    • 招待講演
  • [学会発表] A pilot survey of transients in M31 - in preparation of LSST2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takada
    • 学会等名
      Subaru-Keck Synergy Workshop
    • 発表場所
      東北大学 (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Baryon Acoustic Oscillation2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takada
    • 学会等名
      New Era of the Cosmic Distance Scale
    • 発表場所
      東京大学 (東京都文京区)
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 世界初! 銀河団の内部構造とダークマターの深い関係が明らかに

    • URL

      http://www.ipmu.jp/ja/20160126-galaxycluster

  • [備考] Viewpoint: Some Assembly Required

    • URL

      http://physics.aps.org/articles/v9/9

  • [学会・シンポジウム開催] Subaru HSC Collaboration Meeting2016

    • 発表場所
      ASIAA, Taiwan
    • 年月日
      2016-01-10 – 2016-01-15
  • [学会・シンポジウム開催] Subaru PFS Collaboration Meeting2015

    • 発表場所
      LAM, Marseille, France
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-18

URL: 

公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-10-14  

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