次世代大型電波望遠鏡による小スケール原始ゆらぎの解明に向けた研究

旨在利用下一代大型射电望远镜阐明小规模原始波动的研究

基本信息

批准号：
21K03533
负责人：
田代寛之
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nagoya University
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

銀河や銀河団などの宇宙の構造の種となる原始密度ゆらぎの解明は、宇宙の構造形成史の解明だけでなく、このゆらぎが生成された極宇宙初期である宇宙インフレーション期の物理の解明にもつながる。本年度も前年度に引き続き、1Mpc以下のこのゆらぎの統計的性質の宇宙背景制動放射観測による探査手法の開発の研究をおこなった。この研究において注目するのは、構造形成初期のダークマターハローから放出される制動放射である。前年度の研究で、1Mpc以下のゆらぎから形成されるダークマターハローも十分に宇宙論的な制動放射を放出することを明らかにした。そこで本年度はこの結果を利用して、ダークマターハローの質量と放出される制動放射の強度を解析的に求め、ダークマターハローの質量分布と宇宙に一様な制動放射の強度の関係性を調べた。インフレーション期に起源のある原始密度ゆらぎは冪型モデルで表されることが知られている。そこで本研究でもこの冪型モデルを採用し、得られたダークマターハローの質量分布と制動放射の強度の関係性をこの冪型モデルへ応用した。現在、宇宙の制動放射の強度は宇宙マイクロ波観測衛星Planckによって得られている。我々のモデルにより予言した宇宙論的制動放射の強度は現在観測されているもの約十分の一であり、我々が観測している制動放射は天の川銀河内の制動放射になる。したがって、制動放射を利用して原始密度ゆらぎの探査を行うためには、この天の川銀河起源の制動放射の除去もしくは、21cm線等との詳細な相互相関解析が必要であることを明らかにした。この研究の成果は既に査読付き学術論文として公表されている。このほか、宇宙初期の構造形成に関する2件の査読付き学術論文を出版している。

阐明原初密度涨落是宇宙中星系、星系团等结构的种子，不仅有助于阐明宇宙结构形成的历史，而且有助于阐明宇宙膨胀时期的物理学，也就是这些波动产生时的极地宇宙的早期阶段。延续去年，今年我们通过观测宇宙背景轫致辐射的这种小于1 Mpc的波动的统计特性，研究开发一种探测方法。这项研究的重点是在结构形成的早期阶段从暗物质晕发出的轫致辐射。在去年的研究中，我们揭示了小于1 Mpc波动形成的暗物质晕也发出足够的宇宙轫致辐射。因此，今年我们将利用这些结果解析暗物质晕的质量和发出的轫致辐射的强度，并研究暗物质晕的质量分布和轫致辐射的强度之间的关系，即宇宙中均匀。众所周知，源自暴胀期的原初密度涨落可以用幂律模型来表达。因此，在本研究中，我们采用了这种幂律模型，并将所获得的暗物质晕质量分布与轫致辐射强度之间的关系应用到该幂律模型中。目前，宇宙轫致辐射强度是由空间微波观测卫星普朗克获得的。我们的模型预测的宇宙学轫致辐射强度约为目前观测到的十分之一，而我们观测到的轫致辐射是银河系内的轫致辐射。因此，为了利用轫致辐射来探索原初密度涨落，我们明确有必要去除这种源自银河系的轫致辐射，或者与21cm线进行详细的互相关分析。这项研究的结果已经作为同行评审的学术论文发表。此外，他还发表了两篇关于早期宇宙结构形成的同行评审学术论文。