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。

这项研究的目的是观察暗能量的特性，这是宇宙学中未解决的问题。解决此问题的新观察结果是使用平方公里阵列（SKA）观察中性氢21cm线，这是当前计划的大型无线电干涉仪。预计SKA能够在宇宙回离期之前获得有关结构形成的信息（Z> 6）。另一方面，为了限制可观察到的暗能量，有必要以高精度构建观测的理论模型。我已经研究了重子的超音速相对运动对暗物质在宇宙清除之前由于强光子键而导致的结构形成的影响。已知这种相对运动延迟了小质量光环的形成。它还影响宇宙中出生的第一批恒星的性质和数量，这对于讨论从随后的星系形成和未来观察结果中获得的观察量很重要。到目前为止，我们进行了模拟，其中超音速相对运动添加到孤立系统中的光晕的形成中，并根据结果对超音速相对运动的效果进行了建模。今年，我们通过分析宇宙学模拟的结果来研究了重子和暗物质之间超音速相对运动在更现实的结构形成中的影响。结果，发现在高密度区域中，相对运动的影响较小，在高密度的区域被密集堆积的晕圈形成，相反，在低密度区域中，相对运动的影响更为明显。此外，通过扩展孤立的光环形成模型，我们成功地重现了超音速相对运动效应的环境依赖性。这是因为使重子很难在高密度区域中聚集的效果削弱了。此外，我们研究了SKA在21厘米线上的可观察性，该线在低红移（z <3）的大规模结构中产生的21厘米线。

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