Exploring dark matter, dark energy and stochastic gravitational wave with Subaru precision cosmology

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すばる望遠鏡の広天域銀河サーベイは、日本が主導して行う初めての宇宙論サーベイである。このすばる宇宙論データから、ダークマター、ダークエネルギー、ニュートリノの質量、また背景重力波などの物理を究明することが本研究の目的である。本研究課題期間中には、(1)大規模数値宇宙論データをデータベース化し、宇宙の構造形成の宇宙論観測量を高速かつ正確に計算できるエミュレータを開発する。(2)すばるデータの宇宙論観測量から上述の物理量をロバストに測定するための物理解析手法を開発する。このとき、素粒子実験の分野では浸透している、ブラインド解析の手法を宇宙論解析に導入する。2022年度の主な成果は以下のものである。(1) 長波長スケールの潮汐力場は銀河の形状に特徴的な歪みを引き起こす。実際の銀河データから、この銀河の固有形状歪みの3次元パワースペクトルを測定する手法を世界で初めて開発した(Kurita & Takada 2022)。(2) 機械学習に基づき、赤方偏移空間の銀河クラスタリング統計量の理論予言を計算するエミュレータをSDSSデータの測定量と比較し、宇宙論パラメータを測定した。特にsigma8と呼ばれる現宇宙の構造の進化度合いを特徴付ける物理パラメータを約5%の精度で測定した(Kobayashi et al. 2022)。(3) プリンストン高等研究所の研究者らと協力して、銀河サーベイから宇宙論パラメータをより高精度に測定できる手法を開発した (Ivanov et al. 2022)。(4) インフレーションの物理に迫る物理量でもある、宇宙の曲率が引き起こす構造形成への影響を定量的に調べ、宇宙の曲率の効果を含む質量パワースペクトルを予言する手法を開発した(Terasawa et al. 2022)。