Probing the early universe with the anisotrpies in the large-scale structure of the universe from the non-linear effect by the gravity

从引力的非线性效应探讨宇宙大尺度结构的各向异性

• 批准号: 19J12254
• 负责人: 秋津 一之
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12254/
• 关键词: 宇宙大規模構造; 非線形重力進化; 宇宙論的N体シミュレーション; 原始非ガウス性; Super-sample effect

以下に詳しく述べるように大きく分けて二つ、長波長潮汐力場が宇宙の構造形成に与える影響、及び初期条件に角度依存性をもつ原始非ガウス性がハロー形状に与える影響についての研究を進めた。通常の宇宙論では背景時空の等方性が仮定されるため、シミュレーションも等方な背景の下で行われる。しかし、実際の宇宙にはあらゆるスケールにゆらぎがあると考えられること、および我々が観測できる領域は必ず有限であることに起因して、長波長潮汐力場の存在のために観測可能な有限領域では背景が実効的に非等方になりうる。そこで、背景時空の膨張を非等方にすることで非等方な長波長ゆらぎの効果を取り入れた宇宙論的N体シミュレーションを新たに開発し、このシミュレーションを用いることで、スカラー型摂動由来の長波長潮汐力場が特に小スケールの構造形成に与える影響について詳しく調べた。本年度はこの新たなシミュレーションを用いて長波長潮汐力場が小スケールの物質密度ゆらぎ及びハロー形状に与える影響を明らかにした。インフレーションシナリオを選別するためには、原始ゆらぎのガウス統計からのズレ、原始非ガウス性を観測することが重要になる。N体シミュレーションの初期条件を改変し、角度依存性のある原始非ガウス性をもつ原始ゆらぎからスタートさせたシミュレーションを詳しく調べることで以下のことが判明した：(1)角度依存性のある原始非ガウス性はハローの形状相関に大スケールで特徴的な痕跡を残すが、ハローの数密度には影響を与えない。逆に、角度依存性のない原始非ガウス性はハローの数密度にのみ影響を及ぼし、ハロー形状には痕跡を残さない。(2)このことを利用して、来る銀河撮像サーベイ及び分光サーベイを組み合わせると、角度依存性のある原始非ガウス性と角度依存性のない原始非ガウス性を同時に、宇宙マイクロ波背景放射から得られているものよりも強く制限できる。

如下所述，我们对两个广泛的类别进行了研究：长波长潮汐力场对宇宙结构形成的影响以及原始非高斯性的影响，其对初始条件的角度依赖于初始条件，对光环形状的影响。在正常的宇宙学中，假定背景时空的各向同性，因此在各向同性背景下也进行了模拟。但是，由于认为真实的宇宙在每个尺度上都有波动，并且我们可以观察到的区域始终是有限的，因此由于存在长波长潮汐力场，因此在可观察到的有限区域中可以有效地在可观察到的有限区域各向异性。因此，我们开发了一种新的宇宙学N体模拟，该模拟通过扩展背景时空各向异性的扩展，并通过使用此模拟来详细研究了从标量对结构尤其是小规模的结构形成，我们研究了长波长潮汐力场的效果。今年，我们使用这种新的模拟来阐明长波长潮汐力场对小规模材料密度波动和光环形状的影响。为了选择通货膨胀情景，重要的是要观察与原始波动和原始非高斯性的高斯统计数据的偏差。通过修改N体模拟的初始条件，并检查了从具有角度依赖的原始非高斯性质的原始波动开始的模拟，我们发现：（1）：（1）依赖性的原始非高斯性非高斯性质在大规模上对光环形状相关性留下了独特的痕迹，但不会影响光晕数量。相反，原始的非高斯性不取决于角度，仅影响光晕的数量密度，在光环形状上没有痕迹。 （2）使用此功能，将即将到来的星系成像和光谱调查结合在一起可以同时限制原始的非高斯性和原始的非高斯性，这些非高斯性是角度依赖性和原始的非高斯性，而不是角度依赖的，比从宇宙微波背景辐射获得的那些更强烈。

项目成果

Imprint of anisotropic primordial non-Gaussianity on halo intrinsic alignments in simulations

模拟中晕内在排列上各向异性原初非高斯性的印记

• DOI: 10.1103/physrevd.103.083508
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Akitsu Kazuyuki;Kurita Toshiki;Nishimichi Takahiro;Takada Masahiro;Tanaka Satoshi
• 通讯作者: Tanaka Satoshi

Cosmological simulation in tides: power spectra, halo shape responses, and shape assembly bias

• DOI: 10.1088/1475-7516/2021/04/041
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Kazuyuki Akitsu;Yin Li;T. Okumura

Wide-angle effects on galaxy ellipticity correlations

• DOI: 10.1093/mnrasl/slab009
• 发表时间: 2020-12
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters
• 作者: M. Shiraishi;A. Taruya;T. Okumura;Kazuyuki Akitsu

Distinguishing the large-scale anisotropic imprint from the super-sample anisotropy

区分大尺度各向异性印记和超样本各向异性

• 发表时间: 2019
• 作者: Shinichiro Kojima;Hatem Elserafy;Kazuaki Hanada;Hiroshi Idei;Ryuya Ikezoe;Yoshihiko Nagashima,Makoto Hasegawa;Takumi Onchi;Kengoh Kuroda;Kazuo Nakamura;Masaharu Fukuyama;Ryoya Kato,Ryota Yoneda;Masayuki Ono;Akira Ejiri;Yuichi Takase;Sadayosh;Kazuyuki Akitsu
• 通讯作者: Kazuyuki Akitsu

Flatiron institute(米国)

熨斗研究所（美国）