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2016 年度 実施状況報告書

宇宙の大規模構造における天体バイアスの統計的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K05074
研究機関名古屋大学

研究代表者

松原 隆彦  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (00282715)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード宇宙の大規模構造 / 宇宙論 / 摂動論 / 天体バイアス
研究実績の概要

統合摂動論の枠組みにおけるバイアスに関する取り扱いに知見が広げられた。近年よく考えられているいくつかのバイアス・モデルが、宇宙大規模構造における観測量にどのような効果を及ぼすのかを定量的に調べた。前年度までに導いた、いくつかのバイアスのモデルからバイアス関数を解析的に求める方法を応用し、統合摂動論の1ループ近似に用いて観測量の予言を数値的に導いた。これにより、バイアスの違いが結果にどう影響するかを比較した。天体の実際の空間分布である実空間での観測量に対する影響に加え、赤方偏移サーベイなどで用いられる、赤方偏移空間における観測量に対する影響も同時に調べた。また、初期揺らぎに非ガウス性がある場合に、大スケールでパワースペクトルの振幅が増大する現象が知られているが、これまで簡単なバイアスのモデルを仮定した解析しか行われていなかった。これについても、統合摂動論に基づくことで、バイアスのモデルによりその振幅の増大量がどのように違うのかを、定量的に調べることが可能になった。

また、統合摂動論を2次元撮像サーベイに応用し、将来観測で初期ゆらぎの非ガウス性がどのように制限できるかを明らかにした。非ガウス性として最低次の効果を表すパラメータに加えて、高次の効果を表すパラメータを考えると、パワースペクトルだけではこれらのパラメータの区別がつかないが、3点統計量であるバイスペクトルを組み合わせることによってある程度区別することができることを示した。

さらに、宇宙の再イオン化時における銀河間物質の状態について、水素21cm線信号から見積もられる場の幾何学的な特徴について、ミンコフスキー汎関数という統計量を用いた解析を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は、統合摂動論に対するバイアスの影響を数値的な詳細にわたって調べることができた。これにより、バイアスの不定性がかつて考えられていたほどには宇宙論的な解析に大きく影響しないこと、また、将来的な精密な観測計画には影響しうることがわかるなど、宇宙論的には大規模構造の有用性を示すことができた。また、速度バイアスの効果を統合摂動論で取り扱えることが判明したため、この方面の定式化も進めつつある。一方で、数値データの解析についての進展が多少遅かった。

今後の研究の推進方策

統合摂動論の応用範囲をさらに広げるため、速度バイアスの研究を進める。さらに、数値データの解析についてはこれまでの予備的な計算をもとにして、バイアス関数の具体的な形を数値的なハローについて調べ、解析的モデルと比較する。

次年度使用額が生じた理由

今年度は解析的モデルの研究の進展があったため、当初予定していた数値計算用の計算機の導入を行わず、次年度に回すこととした。同じ予算の範囲でより高負荷の計算が可能になる。また、国際会議の出席に主催者側からの補助が得られたため、本研究費で予定していた旅費費用が当初予定よりも少なかった。

次年度使用額の使用計画

次年度に割り当てられた予算と合わせて、より効率的な計算環境の充実に当てる。高負荷の積分計算に対応するため、十分なコア数とメモリ数およびストレージ容量を確保する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Studying topological structure of 21-cm line fluctuations with 3D Minkowski functionals before reionization2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yoshiura, Hayato Shimabukuro, Keitaro Takahashi, Takahiko Matsubara
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 465 ページ: 394-402

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stw2701

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Constraining higher-order parameters for primordial non-Gaussianities from power spectra and bispectra of imaging survey2016

    • 著者名/発表者名
      Ichihiko Hashimoto, Atsushi Taruya, Takahiko Matsubara, Toshiya Namikawa, Shuichiro Yokoyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: id.103537

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.93.103537

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impacts of biasing schemes in the one-loop integrated perturbation theory2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubara, Takahiko; Desjacques, Vincent
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: id.123522

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.93.123522

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Subaru FMOS galaxy redshift survey (FastSound). IV. New constraint on gravity theory from redshift space distortions at z ~ 1.42016

    • 著者名/発表者名
      Teppei Okumura et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 ページ: id (3):38

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1093/pasj/psw029

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lensing-induced morphology changes in CMB temperature maps in modified gravity theories2016

    • 著者名/発表者名
      Dipak Munshi, Bin Hu, Takahiko Matsubara, Peter Coles, Alan Heavens
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 04 ページ: id: 056

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1088/1475-7516/2016/04/056

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] The Lagrangian perturbation theory and the integrated perturbation theory2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Matsubara
    • 学会等名
      Nonlinear evolution of the large scale structure of the Universe: Theory meets Expectations
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大規模構造における統合摂動論とバイアス効果2016

    • 著者名/発表者名
      松原隆彦
    • 学会等名
      神戸大学素粒子宇宙理論研究室セミナー
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-18
    • 招待講演
  • [学会発表] The integrated perturbation theory2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Matsubara
    • 学会等名
      3rd Korea-Japan workshop on Dark Energy
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-04-04 – 2016-04-06
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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