高精度観測時代の重力レンズと宇宙のダークマター

高精度观测时代的宇宙引力透镜与暗物质

基本信息

批准号：
13740137
负责人：
浅田秀樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740137/
关键词：
重力レンズダークマター

项目摘要

「宇宙のダークマターが何であるか?」という問いは、天文学から素粒子物理学にまたがる長年の大問題です。近年、重カレンズを用いた観測から、MACHOと呼ばれる暗黒天体が銀河内に多数存在する事が分かりました。しかし、連星の場合に対して、従来の手法は複雑な連立方程式を解く必要がありました。実際の数値計算には膨大な時間が必要で、高精度の結果を導くのは困難でした。今後の高精度観測を念頭において、連星レンズの高精度の研究法の開発を行ないました。具体的には、2体の重力レンズの基礎方程式は連立非線形なので、複雑な数値解法が必要でした。しかし、単一の実代数5次方程式に帰着出来ることをはじめて証明しました。この定式化は高精度・高速度な理論計算を可能にします。その定式化に基づいて、解の個数の条件(Caustics)を求めました。さらに、解の存在領域を限定する定理も見付けました。これらは、数値計算結果の妥当性を判定する手段に応用できます。また、遠方天体からの電波の木星重力による到着時間の遅れを今後のVLBI観測で測定するためには、光円錐効果が欠かせない事を示した。

“宇宙中的暗物质是什么？”这个问题是一个从天文学到粒子物理学的长期存在的问题。近年来，利用重型克伦星系进行的观测表明，我们的银河系中存在许多被称为“MACHO”的黑暗天体。然而，对于双星，传统方法需要求解复杂的联立方程。实际的数值计算需要大量的时间，因此很难得出高精度的结果。着眼于未来的高精度观测，我们开发了二元透镜的高精度研究方法。具体来说，由于二体引力透镜的基本方程同时是非线性的，因此需要复杂的数值解。然而，我们首次证明它可以简化为单个实代数五次方程。该公式可以实现高精度和高速的理论计算。根据该公式，我们确定了溶液数量（焦散）的条件。此外，我们还发现了一个限制解存在区域的定理。这些可以用作确定数值计算结果有效性的手段。我们还表明，在未来的 VLBI 观测中，光锥效应对于测量由于木星引力而导致的来自遥远物体的无线电波到达时间的延迟至关重要。