Beyond the standard cosmological model from CMB and galaxy imaging and spectroscopic surveys

超越 CMB 和星系成像和光谱调查的标准宇宙学模型

基本信息

批准号：
21K03529
负责人：
日影千秋
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

標準宇宙模型の妥当性を検証するため、観測の進展の著しい銀河撮像・分光観測から精確かつ効率良く宇宙論情報を引き出すための取り組みを行なった。すばる望遠鏡に搭載した超広視野カメラ「ハイパー・シュプリーム・カム」を使った銀河撮像計画の第２期データを使ったコズミックシア解析に向けて、さらに精密な解析を行うための研究を推進した。１つは複雑なサーベイ形状を持ったコズミックシアフィールドにおいてノイズを含むパワースペクトルの共分散の理論表式を導出し、擬似カタログによる結果と比較した。また第１期カタログを使ったパワースペクトル測定、および、宇宙論パラメター推定コードをgithubにアップロードし一般公開した。銀河分光観測から得られる宇宙の３次元構造は、宇宙の初期揺らぎが非線形な重力成長を経て成長したものである。これまではパワースペクトルなどの２点統計量に加え、計算コストの高い３点以上の統計量を組み合わせることで、初期揺らぎと非線形重力の影響を分離していた。一方でBAO再構築法など非線形重力の影響を取り除く手法を適用することで初期揺らぎに近い情報を引き出すことができる(例：Hikage, Koyama, Takahashi 2021)。再構築前後のパワースペクトルの情報を組み合わせることで、2点統計量だけでも初期揺らぎと非線形重力の影響を切り分けることができ、宇宙論情報をより効率的に引き出すことができる。本手法をN体シミュレーションに基づくダークマターハローカタログに適用した結果、従来の２点と３点統計量を組み合わせた解析と同レベルの宇宙論情報が引き出せることがわかった。本論文はNature Astronomyに投稿中である。

为了验证宇宙标准模型的有效性，我们致力于从星系成像和光谱观测中准确有效地提取宇宙学信息，这些工作正在取得显着进展。我们利用安装在斯巴鲁望远镜上的超广角相机“Hyper Supreme Cam”，利用银河成像计划第二阶段的数据，推动了对宇宙剪切分析进行更精确分析的研究。首先，我们推导了具有复杂巡天形状的宇宙剪切场中包含噪声的功率谱协方差的理论表达式，并将其与伪目录获得的结果进行了比较。此外，使用第一个目录的功率谱测量和宇宙学参数估计代码已上传到github并向公众开放。通过对星系的光谱观测获得的宇宙三维结构是宇宙初始涨落非线性引力增长的结果。此前，除了功率谱等两点统计之外，还通过结合三点或更多点的统计来分离初始波动和非线性重力的影响，这在计算上是昂贵的。另一方面，可以通过应用消除非线性重力影响的方法来提取接近初始波动的信息，例如 BAO 重建方法（例如，Hikage、Koyama、Takahashi 2021）。通过结合重构前后的功率谱信息，可以仅利用两点统计来分离初始波动和非线性引力的影响，并更有效地提取宇宙学信息。通过将该方法应用于基于N体模拟的暗物质晕目录，我们发现可以提取与结合两点和三点统计的传统分析相同水平的宇宙学信息。这篇论文正在提交给《自然天文学》。