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2021 年度 実施状況報告書

次世代マイクロ波望遠鏡群で探るインフレーション起源重力波と宇宙の暗黒成分

研究課題

研究課題/領域番号 18K13558
研究機関東京大学

研究代表者

茅根 裕司  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (90649675)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード宇宙論 / マイクロ波観測 / ハイパフォーマンスコンピューティング / インフレーション / 重力波 / ビックデータ
研究実績の概要

次世代宇宙マイクロ波背景放射観測実験Simons Observatory (SO)は、Simons Array実験などの現在進行中の第3世代実験と将来の第4世代実験である米国が主導するCMB-S4とをつなぐ実験である。SOは次の5ー10年間の間最高の感度を実現し得る。SOは世界規模の国際共同実験であり、建設はチリで行われている。そのため、世界規模のコロナ禍はSOの開発・建設全体に少なからず影響を与えている。そんな中にあっても、今年度も引き続きSO小口径望遠鏡(Small aperture telescope, SAT)によるBモード測定に向け、SAT BB pipelineの開発を中心とした解析準備を進めた。
私もco-leaderの一人を担っているSO内のPipeline working group (PWG)、およびAnalysis working group (AWG)の各メンバーと連携し、開発を進めてきた。特に、これまでに「フィルター・ビンマップメイキング」を使用した際に生じる「時系列プロセスで生じてしまうEモードからBモードへの漏れこみ」を除去する手法の開発および検証を行ってきた。本年度はより現実的なシミュレーションデータを他のPWGと連携しながら作成し、除去手法の実装と評価を行い、実際の使用に耐えうるパフォーマンスを実現できることを確認した。

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

SO SATによるBモード測定を実現するための、「SAT BB pipeline」の開発を行った。
特に、「フィルター・ビンマップメイキング」を使用した際に生じる「時系列プロセスで生じてしまうEモードからBモードへの漏れこみ」を除去する手法の開発および検証を行ってきた。必要なコンポーネントである「オブザーベーション行列」の生成、「解析的なコバリアン」の生成と「オブザーベーション行列による『観測』」、それらを「一般化固有値問題」として解く、得られた「固有ベクトルによる漏れ込み除去行列の作成」を開発及実装を行った。仮想的な観測を実施し、実際の使用に耐えうるパフォーマンスを実現できることを確認した。

今後の研究の推進方策

コロナ禍の影響も含めたSOの建設状況を踏まえながら、引き続きパイプラインの開発を進める。
特に「オブザーベーション行列」「オブザーベーション行列による『観測』」「一般化固有値問題」は計算機コストの高いコンポーネントである。これらの効率化のために、スーパーコンピュータやGPUを活用した実装・検証を進める。また、国際協力を通じてより現実的な観測をシミュレートすることで、実際のデータに近い「オブザーベーション行列」の生成を実現する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍により旅費をはじめとした予算執行を計画通りに進めることが困難であったため。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件)

  • [国際共同研究] UC Berkeley/LBNL/UCSD(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      UC Berkeley/LBNL/UCSD
    • 他の機関数
      6
  • [国際共同研究] パリ大学/CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      パリ大学/CNRS
  • [国際共同研究] SISSA(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      SISSA
  • [国際共同研究] チリ大学(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      チリ大学
  • [国際共同研究] University of Cambridge/Cardiff University/University of Oxford(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge/Cardiff University/University of Oxford
  • [雑誌論文] CMB-S4: Forecasting Constraints on Primordial Gravitational Waves2022

    • 著者名/発表者名
      Abazajian Kevork, Yuji Chinone et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 926 ページ: 54~54

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac1596

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simons Observatory: Constraining inflationary gravitational waves with multitracer <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math>-mode delensing2022

    • 著者名/発表者名
      Namikawa Toshiya et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 ページ: ー

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.105.023511

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Simons Observatory: gain, bandpass and polarization-angle calibration requirements for B-mode searches2021

    • 著者名/発表者名
      Abitbol Maximilian H. et al.
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 ページ: 032~032

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/05/032

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2022-12-28  

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