宇宙の大規模構造を用いた暗黒エネルギー及びインフレーションの研究

利用宇宙大尺度结构研究暗能量和暴胀

基本信息

批准号：
10J00181
负责人：
西道啓博
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
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

膨大な銀河によって描き出される宇宙の大規模構造を用いた宇宙論研究において、最大の不定性は物質全体の分布を銀河がどのようにトレースしているかという問題であり、これを「銀河バイアス」と呼ぶ。本年度の研究は、(1)銀河バイアスをより深く理解し、信頼性の高い理論模型を構築すること、(2)これまで不定性として捉えられてきた銀河バイアスの存在が、却って新しい知見を引き出す窓となる可能性、の2つのテーマに沿って行った。(1)では、宇宙の超大構造から銀河サイズまでを正確に描き出す宇宙論的N体シミュレーションから同定した「サブハロー」のクラスタリング解析を行った。特に、サブハローの「環境」の違いが速度構造に与える影響に注目し、速度場を利用した修正重力理論と暗黒エネルギー模型とを見分けるテストに混入し得る系統誤差について調査した。この結果、サブハローがハローの中心にあるか否かという比較的小スケールにおける「環境」の差異が、見かけ上の速度構造を大きく変えることを示すとともに、実際に観測された銀河の速度構造からその銀河の性質について重要な知見を引き出す方法論を提案した。(2)では、銀河バイアスに現れる宇宙の原始非ガウス性の影響を系統的に調べ上げることで、宇宙の種揺らぎを作ったとされるインフレーションの機構について新しい重要なテストができる可能性を明らかにした。揺らぎの起源となる原始の場が単一成分なのか複数成分かという違いが近傍宇宙の銀河の空間分布に異なる痕跡を残すため、これを手がかりに模型に依らないロバストなテストが可能であることを示した。また、異なる赤方偏移における複数の観測結果を組み合わせることで、従来調査されて来た2次結合に由来する非ガウス性と、より高次の結合に由来するものとを見極められることを示した。

在利用大量星系描绘的宇宙大尺度结构的宇宙学研究中，最大的不确定性是星系如何追踪整个物质的分布，这被称为“星系偏差调用”。今年的研究旨在（1）更深入地了解银河偏差并建立可靠的理论模型，以及（2）发现一直被认为是不确定性的银河偏差的存在实际上会带来新的发现我们遵循两个主题：窗口和可能性。在（1）中，我们对从宇宙学 N 体模拟中识别出的“子晕”进行了聚类分析，这些模拟准确地描述了从宇宙的上层建筑到星系大小的一切。我们特别关注了子晕“环境”差异对速度结构的影响，并研究了可能引入测试中的系统误差，以区分使用速度场的修正重力理论和暗能量模型。结果表明，相对较小尺度上的“环境”差异，例如子晕是否位于晕中心，可以显着改变表观速度结构，并且我们提出了一种方法来得出重要的见解关于星系的属性。在（2）中，通过系统地研究银河系偏差中出现的宇宙原始非高斯性质的影响，我们揭示了对据说创造了种子的膨胀机制进行新的重要测试的可能性宇宙的波动。作为涨落起源的原初场是单一成分还是多重成分的差异，在邻近宇宙星系的空间分布上留下了不同的痕迹，因此以此为线索，可以进行稳健的检验，不依赖模型显示。此外，通过结合不同红移处的多个观测结果，我们表明可以区分先前研究过的源自二次耦合的非高斯特性和源自高阶耦合的非高斯特性。