宇宙背景放射による宇宙進化の研究

利用宇宙背景辐射研究宇宙演化

基本信息

批准号：
09740203
负责人：
山本一博
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究における成果を以下にまとめる。第一に、初期天体の形成に関連する小さなスケールの線形密度揺らぎの進化を定量的かつ系統的に調べた。バリオン流体と輻射との相互作用について正確な取扱いをし、遷移関数の正確な準解析的表式を与えた。また、ある程度に小さなスケールでは、バリオン流体と輻射との運動に大きなズレが生じるため、ダークマターの重力を種にして再結合前においてもバリオン流体の揺らぎが再び成長することを発見し、その成長が終端速度に対応することを示した。シルク・スケールと呼ばれる小さなスケール以下でも、再結合時にバリオン揺らぎが存在できることが示された点で興味深い。この成果は、杉山・佐藤両氏(京大)とともに学術雑誌Astrophysical Journal及びPhysical Reviewに発表された。さらに、高赤方偏移宇宙における天体形成の反作用として、宇宙X線背景放射に関する研究を行った。冷たいダークマターを導入した標準的構造形成のモデルでは、形成された天体は、クラスタリング(群れ)をなして分布している。そのクラスタリングが宇宙X線背景放射の揺らぎとしてどのように観測されるか、一般的な理論計算の定式化を与え、簡単なモデルに基づいて揺らぎの予言を行った。この成果は、三浦氏らとともに、Monthly Notice of Royal Astronomical Society及びPhysical Reviewに発表された。この研究を通して、高赤方偏移宇宙の天体のクラスタリングに関して、観測と比較できるよなう理論的定式化の整備が必要であることを感じ、光円錐効果及び赤方偏移歪みまで考慮した高赤方偏天体の二体相関関数について調べた。研究成果は、須藤氏(東大)、西岡氏(広大)との共著論文としてAstrophysical Journalに掲載予定である。また、初期密度揺らぎ生成の機構と関連して、インフレーション期に相転移のおこるモデルを橋田氏(広大)らと提唱した。これらの研究に関しては、今後も引続き研究が必要である。

本研究的结果总结如下。首先，我们定量、系统地研究了与早期物体形成相关的小尺度线密度涨落的演化。我们对重子流体与辐射之间的相互作用进行了精确的处理，并给出了过渡函数的精确的半解析表达式。另外，在相对较小的尺度上，重子流体的运动与辐射之间存在很大的错位，因此我们发现重子流体的波动甚至在复合之前就再次增长，以暗物质的引力为种子结果表明，它对应于终端速度。这很有趣，因为它表明即使在称为丝尺度的小尺度以下，重组过程中也可能存在重子涨落。该成果与Sugiyama和Sato（京都大学）一起发表在学术期刊《Astrophysical Journal》和《Physical Review》上。此外，我们还对宇宙X射线背景辐射进行了研究，这是对高红移宇宙中物体形成的反应。在引入冷暗物质的标准结构形成模型中，形成的物体呈簇状分布。我们提供了如何将这种聚类观察为宇宙 X 射线背景辐射波动的通用理论计算公式，并基于简单模型预测了波动。该成果与 Miura 等人一起发表在《皇家天文学会月刊》和《物理评论》上。通过这项研究，我意识到有必要开发一种高红移宇宙中物体聚类的理论公式，以便与观测结果进行比较。我们研究了的二体相关函数。研究结果将作为与须藤先生（东京大学）和西冈先生（广岛大学）共同撰写的论文发表在《天体物理学杂志》上。此外，结合初始密度波动的机制，我们与桥田先生（广岛大学）及其同事一起提出了在暴胀期间发生相变的模型。关于这些研究，未来需要继续研究。