銀河の撮像観測と分光観測を用いた修正重力理論への包括的な制限

利用星系成像和光谱观测对修正引力理论的综合约束

• 批准号: 14J02667
• 负责人: 淺羽 信介
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02667/
• 关键词: 観測的宇宙論; 宇宙大規模構造; 宇宙再電離; ダークマター; ダークエネルギー; 修正重力理論; 重力レンズ

本研究の目的は宇宙論の未解決問題であるダークエネルギーの性質を観測的に制限し、明らかにすることである。この問題を解決する新たな観測として、現在計画されている大型電波干渉計であるSquare Kilometre Array(SKA)による中性水素21cm線の観測が注目されている。SKAでは、宇宙再電離期以前(z>6)の構造形成の情報を得ることが出来ると期待されている。その一方で、観測的にダークエネルギーを制限するためには、高精度な観測量の理論モデルの構築が必要である。私は宇宙の晴れ上がり以前に光子が強く結合していたことに起因する暗黒物質に対するバリオンの超音速相対運動が構造形成に与える影響について研究を行った。この相対運動は小質量のハローの形成時期を遅らせることが知られている。また、宇宙で最初に誕生する星の性質や数に影響を与えるため、その後に続く銀河形成や将来観測で得られる観測量を議論する上で重要である。これまでに孤立系のハロー形成に超音速相対運動を加えたシミュレーションを行い、その結果を基に超音速相対運動の影響のモデル化を行った。本年度は、宇宙論的シミュレーションの結果を解析することでのバリオンと暗黒物質の間の超音速相対運動がより現実的な構造形成の中で与える影響を調べた。その結果、ハローが密集して形成される高密度領域では相対運動の影響が少なく、逆に低密度領域で顕著であることがわかった。さらに、孤立系のハロー形成モデルを拡張することで、超音速相対運動が与える影響の環境依存性を再現することに成功した。その理由として高密度領域ではバリオンが集まりにくくなる効果が弱まるためであることを示した。その他にも、低赤方偏移(z<3)にある大規模構造中の中性水素が発する21cm線に関してSKAによる観測可能性について研究した。

这项研究的目的是通过观测来限制和澄清暗能量的特性，这是宇宙学中尚未解决的问题。作为解决这一问题的新观测，利用目前正在计划的大型射电干涉仪——平方公里阵列（SKA）对中性氢21cm线的观测备受关注。 SKA预计能够在宇宙再电离期（z>6）之前获得结构形成的信息。另一方面，为了在观测上限制暗能量，需要构建高精度可观测量的理论模型。我研究了重子与暗物质的超音速相对运动对结构形成的影响，这是由宇宙澄清之前光子的强耦合引起的。众所周知，这种相对运动会延迟小质量晕的形成。此外，由于它影响宇宙中最初诞生的恒星的性质和数量，因此在讨论星系的后续形成以及未来观测中将获得的观测数量非常重要。到目前为止，我们已经进行了将超音速相对运动添加到孤立系统中的晕圈形成中的模拟，并根据结果对超音速相对运动的影响进行了建模。今年，我们通过分析宇宙学模拟的结果，研究了重子和暗物质之间的超音速相对运动对更真实的结构形成的影响。结果发现，在光晕密集形成的高密度区域中相对运动的影响较小，相反，在低密度区域中相对运动的影响明显。此外，通过扩展孤立系统晕形成模型，我们成功地再现了超音速相对运动效应的环境依赖性。结果表明，其原因是在高密度区域重子收集的效果减弱。此外，我们还研究了使用 SKA 在低红移 (z<3) 下观察大尺度结构中中性氢发出的 21cm 线的可能性。

项目成果

バリオン－ダークマター間の超音速相対運動を含む暗黒時代の構造形成

黑暗时代结构的形成，包括重子和暗物质之间的超音速相对运动

• 发表时间: 2017
• 作者: Naotaka Tsutsumi;Takeshi Kimura;Kyohei Arita;Mariko Ariyoshi;Hidenori Ohnishi;Takahiro Yamamoto;Xiaobing Zuo;Katsumi Maenaka;Enoch Y. Park;Naomi Kondo;Masahiro Shirakawa;Hidehito Tochio and Zenichiro Kato;淺羽信介
• 通讯作者: 淺羽信介

バリオン-ダークマター間の超音速相対速度が構造形成に与える影響

重子与暗物质之间的超音速相对速度对结构形成的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: 淺羽信介;淺羽信介
• 通讯作者: 淺羽信介

バリオン-ダークマター間の超音速相対運動が構造形成に与える影響

重子与暗物质超声速相对运动对结构形成的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Takeshi Kimura;Naotaka Tsutsumi;Kyohei Arita;Mariko Ariyoshi;Hidenori Ohnishi;Naomi Kondo;Masahiro Shirakawa;Zenichiro Kato and Hidehito Tochio;淺羽信介
• 通讯作者: 淺羽信介

バリオン-ダークマター間の相対速度を含む宇宙論的構造形成

宇宙结构的形成，包括重子和暗物质之间的相对速度

• 发表时间: 2016
• 作者: Naotaka Tsutsumi;Takeshi Kimura;Kyohei Arita;Mariko Ariyoshi;Hidenori Ohnishi;Takahiro Yamamoto;Xiaobing Zuo;Katsumi Maenaka;Enoch Y. Park;Naomi Kondo;Masahiro Shirakawa;Hidehito Tochio and Zenichiro Kato;淺羽信介;淺羽信介
• 通讯作者: 淺羽信介

The effect of the supersonic relative motion between baryons and dark matter on the structure formation

重子与暗物质的超音速相对运动对结构形成的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Takeshi Kimura;Naotaka Tsutsumi;Kyohei Arita;Mariko Ariyoshi;Hidenori Ohnishi;Naomi Kondo;Masahiro Shirakawa;Zenichiro Kato and Hidehito Tochio;淺羽信介;Naotaka Tsutsumi;淺羽信介
• 通讯作者: 淺羽信介