宇宙の物質構造と宇宙ガンマ線を用いたダークマターの性質の探査

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まず、本年度は本研究の目的に沿って2つの研究を行なったので、これらについて簡単に述べる。1つ目として、すばる望遠鏡のHyper Suprime-Cam (HSC) の観測データから得られたLSBGカタログを利用し、統計的な手法によってダークマター対消滅断面積に上限を与える手法を構築した。本手法では、クラスタリング赤方偏移法によって推定したLSBGの赤方偏移分布に従って、各LSBGに距離情報を付与することで、全天体を尤度解析に導入した。さらに、計算コストを削減するために導入した仮定の検証も同時に行い、本手法の妥当性を評価した。2つ目の研究として、同様の解析をDark Energy Survey (DES)の観測データを使って作成されたLSBGカタログについて行った。その結果、100 GeVの質量のダークマターの対消滅断面積について10^-25 [cm^3/s]の95%CLの上限値を得た。この研究では、解析に用いる背景ガンマ線マップについて、HSC LSBGを用いた研究よりも注意深く強度分布を推定し尤度解析を行なった。HSC-, DES-LSBGのそれぞれの研究結果について2つの論文についてまとめ、Physical Leview Dに投稿した（2編とも現在査読中）。さらに、博士論文においてLarge Synoptic Survey TelescopeやSquare Killo-metre Array (SKA) の次世代望遠鏡による観測を想定したダークマター対消滅断面積の制限について議論した。特にSKAによって観測されるごく近傍のLSBGの分布次第では、本研究手法が近い将来に最もロバストかつ強力な制限を対消滅断面積に与えうることが示唆された。近い将来に本研究手法を用いてダークマター対消滅断面積の制限が劇的に改善すれば、対消滅ダークマターのモデルに強い制限を与えることになる。