| 研究課題/領域番号 |
22K14035
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
廣島 渚 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60845741)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | 暗黒物質 / 構造形成 |
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| 研究実績の概要 |
天の川銀河の矮小衛星銀河はガンマ線での暗黒物質探査における重要な観測対象であるとともに、天の川銀河のサブハロー中に存在するという構造形成的な観点での特徴を持つ。拡張プレスシェヒター理論に基づき、個々の矮小楕円銀河についてサブハローとしての特性を反映した暗黒密度分布モデルを作成し、フェルミ衛星のガンマ線観測データを解析し、重たい暗黒物質の崩壊や消滅に起因する信号を探査した。結果、従来の研究を上回る新たな制限を導出することに成功した。成果は論文として出版した。また、この論文はフェルミLATチームのカテゴリII.5論文としても認められた。
また、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の観測により発見された高赤方偏移領域の重たいブラックホールの存在に関して、初期パワースペクトルにバンプ構造を導入することでその起源を説明するモデルが注目されている。このようなモデルに対し、同様のバンプがサブハローの形成・進化に与える影響を理論的に検討した。サブハローの物理から独立した制限が課せる可能性を提案した。論文は現在査読中である。
昨年から引き続き、有力なインフレーションモデルが予言するような複雑な構造を持つ初期パワースペクトルを考慮に入れた場合について、サブハローの分布を正確に計算可能とするスキームの開発と実装を進めた。
研究の延伸として、サブハロー中銀河としての矮小楕円銀河を使った暗黒物質探査のさらなる検討を進め、複数の共同研究者との議論を開始した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
サブハローのモデルを反映してフェルミ衛星のデータを解析し、フェルミコラボレーションのカテゴリII.5論文として出版した。巨大質量ブラックホールの起源モデルに対する制限についての論文も投稿済みであり、共同研究者間での議論のもと改稿を進めている。インフレーション模型への適用を見据えたコード実装も着実に進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現実的なインフレーションモデルのパワースペクトルを出発点としたハロー個数分布の計算の実装を進める。本事例において、これまで開発を進めてきた拡張プレスシェヒター理論によるアプローチが可能であることがここまでの計算で確かめられたが、実装にあたって詳細な場合分けが生じており、この物理的解釈について共同研究者と継続的にオンラインミーティングを開催する。必要に応じて国内及び海外の共同研究者を訪問し、研究の完成を目指す。成果を年度内に学会発表する。
これまでの事業の進展で着想を得たブラックホールと暗黒物質ハローの共進化についても研究を進める。ブラックホールの生成とハローの個数分布の対応付についてはすでに示唆が得られているが、ブラックホールの成長部分におけるハローの効果がまだ取り込めていないため、共同研究者と議論しながらこれを実装する。
暗黒物質の階層構造として現在の宇宙で残存するサブハロー、特に天の川銀河のサブハロー中の矮小楕円銀河はガンマ線等による間接探査の重要な観測対象となるため、これらを活用した暗黒物質探査を引き続き進める。具体的にはハロー形状及び装置の特性を反映し、これまでにない現実的な制限を引き出すことを目標とする。このプロジェクトについても関連研究者と継続的に議論を行う。オンラインに加えて、国内での対面での研究打ち合わせを実現する。進展が見込めればより多くの関連研究者で集合し、研究会形式でのミーティングも検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度の実施内容については共同研究者とのオンラインの議論が十分に可能であったため、時間と予算を効率的に運用の観点で本事業のための海外渡航は不要であった。このため、事業申請時の見積もりから大幅にズレが生じた。また、本事業の研究で得られた成果の発表については、招待講演であったため先方からの旅費・滞在費等のサポートが得られ、当該予算を使用する必要がなかった。研究の遂行にあたって必要な物品については過年度までに購入したものが十分利用可能であり、高額物品の購入必要もなかった。
次年度使用額については主として海外旅費として充当し、共同研究者の招聘ないし自身の渡航に使用予定である。また、国内学会等での発表に際しての旅費にも充当する。計算の進展次第では現在使用しているものよりも高性能な計算機の購入も検討する他、関連書籍（主に洋書）の購入に充当する予定である。
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