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2017 年度 実施状況報告書

宇宙論的観測で探る初期揺らぎの非線形性と初期宇宙モデルの検証

研究課題

研究課題/領域番号 15K17659
研究機関立教大学

研究代表者

横山 修一郎  立教大学, 理学部, 助教 (80529024)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワードインフレーション / 原始ブラックホール / 修正重力理論
研究実績の概要

平成29年度は7本の論文を出版した。そのうちの3本は原始ブラックホールに関する論文(うち一本はレビュー論文)だが、これは平成28年度に執筆した論文とも関連したものである。平成28年度の論文では、LIGOで検出された重力波によって発見された、ブラックホール連星が原始ブラックホールである可能性を議論した。平成29年度は、原始ブラックホールである場合にそのブラックホール連星が持つ特徴に着目し、スピン分布や連星合体頻度の質量依存性を明らかにした。これらの研究は、将来の重力波観測による原始ブラックホールの検証に大いに役立つと期待され、原始ブラックホール生成を伴うインフレーションモデルに対して重要な知見をもたらすと考えられる。また、スカラー場が初期宇宙に複数存在するようなインフレーションモデルの峻別に関する研究として、カーバトンシナリオにおける物質等曲率ゆらぎの精密評価、小スケールの初期ゆらぎパワースペクトルを用いたモデルの峻別可能性も議論した。初期磁場に関する研究も、初期宇宙モデルの検証という点で重要である。私は、その初期磁場の散逸によるエントロピー生成に着目し、宇宙マイクロ波背景輻射の観測から初期磁場に対して新たな制限が得られることを示した。研究課題としては「初期宇宙モデルの検証」ではあるが、これまでの初期ゆらぎの非ガウス性に関する研究を発展させ、銀河の3点相関を用いた修正重力理論の検証可能性に関する研究も行った。

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

研究実績の概要にも書いたように、7本の論文を出版することができた。そのうちの2本は、カーバトンシナリオという、比較的大きな初期ゆらぎの非ガウス性を予言するモデルである。当該論文では、非ガウス性と相補的な観測的検証手法である、小スケールゆらぎと物質等曲率ゆらぎに着目し、その検証可能性を議論した。この「非ガウス性を与える初期宇宙モデルの精査」というテーマは当初の研究計画にも記載されているものである。また初期ゆらぎの非ガウス性に関するこれまでの研究の発展として、修正重力理論の検証に関する研究も行うことができた。

今後の研究の推進方策

平成30年度は、本研究課題も最終年度となるが、近年注目して研究の対象としてきた原始ブラックホール形成における初期ゆらぎの非ガウス性の影響に関する研究を行う。また研究計画にも記したベクトル、テンソル、スカラー相互作用に関する研究もまとめるつもりである。さらに、これまでの研究成果を研究会、セミナー等で積極的に発表してく。

次年度使用額が生じた理由

主に旅費として使用する予定であったが、研究内容を論文としてまとめることに時間を要し、国際学会や国内研究会に出席し成果を発表する機会が少なかったため。

平成30年度は最終年度ということもあり、積極的に研究会に参加し発表していく予定である。また共同研究者との打ち合わせなどにも使用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 21 cm angular power spectrum from minihalos as a probe of primordial spectral runnings2018

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi Toyokazu、Takahashi Tomo、Tashiro Hiroyuki、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 053 ページ: 1~30

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2018/02/053

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hidden Universality in the Merger Rate Distribution in the Primordial Black Hole Scenario2018

    • 著者名/発表者名
      Kocsis Bence、Suyama Teruaki、Tanaka Takahiro、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 854 ページ: 1~13

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaa7f4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Primordial black holes?perspectives in gravitational wave astronomy2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Misao、Suyama Teruaki、Tanaka Takahiro、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 35 ページ: 1~76

    • DOI

      10.1088/1361-6382/aaa7b4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin distribution of primordial black holes2017

    • 著者名/発表者名
      Chiba Takeshi、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 083E01 ページ: 1~8

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx087

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Refined study of isocurvature fluctuations in the curvaton scenario2017

    • 著者名/発表者名
      Kitajima Naoya、Langlois David、Takahashi Tomo、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 042 ページ: 1~29

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/12/042

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic reheating2017

    • 著者名/発表者名
      Saga Shohei、Tashiro Hiroyuki、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 474 ページ: L52~L55

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slx195

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constraining modified theories of gravity with the galaxy bispectrum2017

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Daisuke, Yokoyama Shuichiro, Tashiro Hiroyuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 1~13

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.123516

    • 査読あり
  • [学会発表] 観測的インフレーション宇宙論2017

    • 著者名/発表者名
      横山修一郎
    • 学会等名
      第47回天文・天体物理若手夏の学校
    • 招待講演
  • [学会発表] Isocurvature fluctuations in the curvaton scenario2017

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Shuichiro
    • 学会等名
      The origin and evolution of the Universe
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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