Precise Measurement of Galaxy Cluster Mass via Weak Gravitational Lensing for Neutrino Mass and Dark Energy

通过中微子质量和暗能量的弱引力透镜精确测量星系团质量

• 批准号: 17J00658
• 负责人: 村田 龍馬
• 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: 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00658/
• 关键词: 銀河団; ダークマター; 宇宙の大規模構造; 弱い重力レンズ効果; すばる望遠鏡; Hyper Suprime-Cam(HSC); 観測的宇宙論; ダークエネルギー; Hyper Suprime-Cam (HSC); 重力レンズ効果; スローン・ディジタル・スカイ・サーベイ; ニュートリノ質量; 銀河団; ダークマター; 宇宙の大規模構造; 弱い重力レンズ効果; すばる望遠鏡; Hyper Suprime-Cam(HSC); 観測的宇宙論; ダークエネルギー; Hyper Suprime-Cam (HSC); 重力レンズ効果; スローン・ディジタル・スカイ・サーベイ; ニュートリノ質量

本年度は、すばる望遠鏡のHSCから検出された銀河団の、跳ね返り半径（splashback radius）の研究に取り組んだ。筆頭著者として、成果を論文にまとめ、PASJに投稿し受理された。6年前に、高解像度シミュレーションから、銀河団に対応するダークマターハローにおける微分係数の極値から定義される密度が急激に変化する半径が、ダークマターなどの物質が典型的に脱出できない物理的半径に対応することが指摘され、跳ね返り半径と名付けられた。5年前から、他の望遠鏡であるSDSSとDESから測定された銀河団の跳ね返り半径は、弱重力レンズ信号の大きさと標準ΛCDM宇宙論モデルからの予測値より有意に20%ほど小さいことが知られていた。そのため、この数年間、標準モデルを超えた、自己相互作用するダークマターや修正重力理論、ダークエネルギーの性質で説明しようとする研究が盛んに行われてきた。私は、私の前年度の研究成果である弱重力レンズ効果による銀河団質量の測定結果を用い、すばる望遠鏡から検出された銀河団の跳ね返り半径を測定し予測値と比べた。すばる望遠鏡の深いデータによって、従来の研究成果より遠くの銀河団の跳ね返り半径への制限を加えた。しかし、従来研究とは異なり、本研究で測定された跳ね返り半径は、標準モデルの予測値と良い精度で一致した。SDSSとDESで使われていた銀河団検出アルゴリズムは、HSCで使われているものと異なるため、これらの違いが影響している可能性があった。そのため、私は、シミュレーション上に模擬銀河サンプルを作成し、新しく開発した手法で観測における系統誤差を調べたところ、従来研究における20%のずれは、観測の系統誤差で説明できることを世界で初めて示すことに成功した。つまり、跳ね返り半径の観測データは、標準ΛCDM宇宙論モデルの範囲で十分に説明できることを、世界で初めて示すことに成功した。

今年，我们致力于研究从斯巴鲁望远镜HSC检测到的星系簇的飞溅半径。作为主要作者，他将结果汇编成一篇论文，提交给PASJ，并被接受。六年前，高分辨率模拟指出，密度突然变化的半径是由与星系簇相对应的暗晕中差分系数的极端值所定义的，与诸如暗物质之类的物理半径相对应，诸如暗物质之类的物理半径通常无法逃脱，并命名为弹跳的半径。五年来，众所周知，从其他望远镜SDS和DES测量的簇的弹跳半径明显小于弱重力透镜信号的幅度和标准λCDM宇宙学模型的预测值。因此，在过去的几年中，已经进行了大量研究来解释这一点，这是通过自我相互作用的暗物质，修改的重力理论和黑暗能源的性质，超出了标准模型。利用上一年研究的结果，使用弱重力透镜效应对簇的质量进行测量，我测量了斯巴鲁望远镜检测到的群集的弹跳半径，并将其与预测的值进行了比较。来自斯巴鲁望远镜的深度数据比以前的研究结果更限制了星系簇的弹跳半径。但是，与以前的研究不同，本研究中测得的弹跳半径与标准模型的预测值良好同时。 SDSS和DES中使用的群集检测算法与HSC中使用的算法不同，因此这些差异可能会产生影响。因此，我在模拟上创建了一个模拟的星系样本，并使用新开发的方法检查了观察结果中的系统错误，并且我能够在世界上首次证明先前研究中20％的偏差可以通过观测中的系统错误来解释。换句话说，它在世界上首次成功的弹跳半径数据可以在标准λCDM宇宙学模型的范围内进行充分说明。