初期宇宙における宇宙論的磁場と再電離時期の精密制限

对早期宇宙中宇宙磁场和再电离时间的精确约束

• 批准号: 06J10713
• 负责人: 山崎 大
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan (2007)The University of Tokyo (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J10713/
• 关键词: 初期磁場; 宇宙背景放射; 宇宙論的初期磁場; 大規模構造形成

宇宙背景放射(Cosmic Microwave Background、以下、CMB)温度偏光揺らぎは、小さいスケールにおいて観測と理論計算の矛盾が指摘されているが、宇宙論的な初期磁場(Primordial magnetic field:PMF)を考慮することでこの矛盾が解消できることが知られている。当研究では、先行研究の解析的な近似を数値計算に置き換えることにより精度を格段に向上させたプログラムを使用し、かつ、それまで考慮されていなかった磁場と密度場の相関関係を初めて取り入れ、宇宙論的スケールにおける密度場揺らぎぺのPMFの影響を精密に研究し、CMB温度偏光揺らぎに対するPMFの影響を考慮した理論計算と、複数の観測結果(WMAP, ACBAR, CBI, VSA, Boomerang)と比較した。その結果、PMFがnG程度存在した場合、銀河団スケール(1〜10Mpc)において、従来の効果では説明できなったCMBの温度揺らぎだけでなく偏光揺らぎにおいても揺らぎの理論と観測の矛盾を定量的に説明できることを初めて示した。同時に、将来のCMB温度・偏光揺らぎの観測計画や銀河の数密度分布の観測結果と、PMFを考慮したCMBや宇宙論的スケールの密度場進化を比較することにより、磁場のパラメータだけでなく、PMFの生成論に対しても制限を与えられることを見出した。先行研究(Gopal & Sethi, Phys. Rev. D72, 2005, 103003)において、nG程度のPMFが存在すると初期天体の形成時期を早める効果があると指摘されているが、この結果と私の結果を組み合わることによって、初期天体形成(再イオン化)時期が、PMFを考慮しない時に比べて早期になることを予想した。

宇宙微波背景（以下称为CMB）温度极化波动已指出是在小尺度上观察到的观察值和理论计算之间的不一致，但是众所周知，可以考虑到宇宙初始磁场（PMF）来解决这种不一致。在这项研究中，我们使用了一项程序，该程序通过用数值计算替换了先前研究的分析近似来显着提高准确性，并且首次采用了以前未考虑的磁性和密度领域之间的相关性，并仔细研究了PMF对宇宙学量表的影响，并在CMB温度上（FMB温度差异）进行了对综合计算的影响，并比较了理论计算。 ACBAR，CBI，VSA，BOOMERANG）。结果，当PMF存在于Ng的范围内时，可以定量解释波动理论与聚类量表（1至10 MPC）之间的不一致性，不仅在CMB的温度波动中，这不能用常规效应来解释，而且在极化波动中也可以解释。同时，通过比较未来的CMB温度和极化波动观测计划和星系观测结果，并考虑到PMF的CMB和宇宙学量表的密度场演化，我们发现不仅磁场的参数，而且PMF的产生理论也可以受到限制。先前的研究（Gopal＆Sethi，Phys。V.D72，2005，103003）指出，NG周围的PMF的存在的作用可以加快早期天体的形成，但是通过将此结果与我的结果相结合，我预测，初始天体（Reionization）时期比PMF更早。

项目成果

Constraints on the Evolution of the Primordial Magnetic Field from the Small Scale CMB Angular Anisotropy

小尺度宇宙微波背景角各向异性对原初磁场演化的约束

• 发表时间: 2006
• 期刊: The Astrophysical Journal 646
• 作者: D.G.Yamazaki;K.Ichiki;T.Kajino;G.J.Mathews
• 通讯作者: G.J.Mathews

Effect of primordial magnetic field on seeds for large scale structure

• DOI: 10.1103/physrevd.74.123518
• 发表时间: 2006-11
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: D. G. Yamazaki;K. Ichiki;K. Umezu;H. Hanayama

Effects of a Primordial Magnetic Field on Low and High Multipoles of the CMB

• 发表时间: 2008-04
• 期刊: Bulletin of the American Physical Society
• 作者: G. Mathews;D. G. Yamazaki;T. Kajino;K. Ichiki

Primordial magnetic field constrained from CMB anisotropies, and its generation and evolution before, during and after the BBN

宇宙微波背景各向异性约束的原初磁场及其在BBN之前、期间和之后的产生和演化

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of Science PoS (NIC-IX)
• 作者: D.G.Yamazaki;K.Ichiki;T.Kajino;G.J.Mathews
• 通讯作者: G.J.Mathews

宇宙論的初期磁場の宇宙背景放射に対する影響

宇宙初始磁场对宇宙背景辐射的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: D.G.Yamazaki;K.Ichiki;K.Umezu;H.Hanayama;山崎 大
• 通讯作者: 山崎 大