高次摂動論を用いた宇宙の大規模構造の起源と進化の多角的検証

利用高阶微扰理论多层面验证宇宙大尺度结构的起源和演化

基本信息

批准号：
17J10553
负责人：
嵯峨承平
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

観測される銀河分布が見かけ上観測者の視線方向に対して非等方になる，赤方偏移空間ゆがみと呼ばれる効果は，近年，宇宙論的スケールでの一般相対論のテストで注目されている．ただし，分光観測で測定される銀河の赤方偏移は，ドップラー効果以外に，重力赤方偏移などといった相対論的効果も一般的に含みうる．将来の高精度観測でそうした効果による銀河分布の非等方性を検出できれば，重力理論の新しい検証が切り拓ける可能性がある．われわれは，国外の共同研究者による宇宙論的N体シミュレーションを用いて小さなスケールの非線形領域までの相対論的赤方偏移の効果を取り入れた検証を行った．これによって，線形理論を越えた領域で相対論的赤方偏移の効果についての知見を得ることが可能となった．興味深いことに，シミュレーションに基づく結果は，線形理論を越えた領域では相対論的効果が重要な寄与をすることを明らかにした．すなわち，相対論的効果による観測的な非等方性の，特に線形領域を越えた取り扱いが，将来観測から宇宙論的な情報を引き出す上で，重要な課題であることを明らかにした．以上の先行研究のもとで，われわれはシミュレーションを説明することができる相対論的赤方偏移効果のモデル構築に取り組んだ．具体的には，ラグランジュ的描像に基づくラングランジュ的摂動論を利用することによって，われわれは，相対論的効果を取り入れた準線形理論モデルを構築することに成功した．この準線形理論モデルはN体シミュレーションで測定された赤方偏移空間の非等方性をうまく説明することに成功した．このモデルによって，将来的には大規模構造の観測から新しい相対論的効果のシグナルを適切に取り出すことを可能とし，相対論のテストや暗黒エネルギーの性質の検証に利用されると期待している．

这种效果称为红移空间失真，其中观察到的星系分布似乎是观察者的凝视方向各向异性的，最近引起了人们对宇宙学量表的一般相对性测试的关注。但是，除了多普勒效应外，通过光谱观测测量的星系红移，它通常还可以包括相对论效应，例如重力红移。如果未来的高精度观察可以检测到由于这种影响引起的星系分布的各向异性，则可以开放重力理论的新验证。我们使用外国合作者的宇宙学n体模拟来验证相对论红移至小规模非线性区域的影响。这使得有可能深入了解线性理论之外的相对论红移的影响。有趣的是，基于仿真的结果表明，相对论效应在线性理论以外的领域做出了重要贡献。换句话说，据透露，通过相对论效应（尤其是在线性领域）对观察性各向异性的处理是从未来观察结果中得出宇宙学信息的重要问题。基于上述先前的研究，我们致力于建立一个相对论红移效应的模型，该模型可以解释模拟。具体而言，通过利用基于Lagranger的图像的Langranger扰动理论，我们成功地构建了一种融合相对论效应的准线性理论模型。这个准线性理论模型成功地解释了在N场模拟中测得的红移空间的各向异性。该模型将使未来能够从大规模结构观测值中正确提取新的相对论效应信号，我们希望它们将被用来测试相对论和验证暗能量的特性。