弱い重力レンズ効果の理論および観測にもとづく宇宙論

基于弱引力透镜理论和观测的宇宙学

基本信息

批准号：
10J02870
负责人：
岡村雅普
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題はすばる望遠鏡次世代主焦点カメラ、HSC(Hyper Suprime Camera)で展開される大規模撮像サーベイの主目的である「宇宙大規模構造による弱重力レンズ効果の観測に基づく宇宙論」を理論・観測双方からサポートするものである。本年度は(1)宇宙大規模構造の弱い非線形性に関する理論的研究、(2)弱い重力レンズ解析の系統誤差評価に関する研究に取り組んだ。(1)においては、バリオン音響振動ピークのモデル作成に対してラグランジュ描像に基づいた強力な手法を開発した。バルク流が引き起こすバリオン音響ピークの不鮮明化に対して、ラグランジュ描像を用いた理解を試みた。大スケールにおいて、重力非線形成長を切り離してバルク運動のみを考慮した定式化を行い、相関関数に現れるバリオン音響ピークの不鮮明化を定量的に明らかにした。その中で、バルク流が完全にランダムではないことにより、不鮮明化が10%程度抑えられることを示した。またN体シミュレーションとの比較を行い、解析的な結果の妥当性を検証した。(2)においてはすばる望遠鏡で観測されたstar fieldを用いて弱い重力レンズ効果の系統誤差を光学収差・大気揺らぎ・画像合成時におけるCCDチップの整列誤差に分解した。光学追跡シミュレーションを用い3つの効果の寄与の大きさを予測し、star fieldの観測結果と比較、シミュレーションの妥当性を確認した。その結果、光学収差による影響が最も大きいことが分かった。さらに本結果を宇宙大規模構造による弱い重力レンズ解析に適用した。重力レンズ効果のシグナルであるE-modeは理論予言とよく一致していることを確認した。一方で、重力レンズ効果ではなく系統的な誤差が起源であるB-modeも検出したが、star fieldで得られたモデルで説明できることを確かめた。

该研究主题支持理论和观察，这是由斯巴鲁望远镜下一代主聚焦摄像头HSC（超高摄像机）部署的大规模成像调查的主要目的，“基于观察到由于大型空间结构而引起的重力镜头效应的宇宙学。”今年，我们从事（1）关于大规模空间结构中弱非线性的理论研究，以及（2）对弱重力透镜分析的系统错误评估。在（1）中，我们基于Lagrange图像开发了一种强大的方法，用于建模Baryon声学振动峰。我们试图了解使用拉格朗日图像引起的散装流量引起的重子峰的模糊。在大规模上，我们分离了非线性重力形成长度，并仅考虑散装运动，并进行了定量揭示出在相关函数中出现的baryon声峰的模糊。其中，表明散装流量不是完全随机的，这会使模糊大约10％。另外，与N体模拟进行了比较，以验证分析结果的有效性。在（2）中，使用Subaru望远镜观察到的恒星场在图像合成过程中将弱重力透镜效应的系统误差分解为光学畸变，空气波动和CCD芯片对齐误差。使用光学跟踪模拟预测了这三种效应的大小，并与星场观察结果进行了比较，并确认了模拟的有效性。结果，发现光差的效果是最大的。此外，将结果应用于具有大规模空间结构的弱重力镜头的分析。我们确认电子模式是重力镜头效应的信号，与理论预测非常吻合。另一方面，我们还检测到了B模式，该B模式源自系统误差而不是重力镜头效应，但证实这可以通过恒星场获得的模型来解释。