宇宙の加速膨張と宇宙論スケールでの重力法則の検証

重力法則を変更したときの宇宙の構造形成の変化を、ゆらぎの統計量であるパワースペクトルとバイスペグトルに注目し、理論計算とシミュレーションを用いて議論した。理論計算は、重力法則が変更された場合の質量密度ゆらぎの摂動論を議論し、線形成長、さらにはその上のオーダーである非線形成長に対する表式を用いて統計量を計算した。また、N体シミュレーションのコードを重力法則が変更した場合に拡張し、シミュレーションを行った。まず、理論計算とシミュレーションの結果がよく一致していることを確認し、理論的手法が有効であることを示した。更に、シミュレーションや理論計算とSDSSの観測結果とを比較し、重力法則の変更に対し制限を与えた。また、重力法則を変更した場合の非線形バイアスに対する制限も与え、今後の様々な宇宙論的観測で得られるであろうバイアスの情報と組み合わせることで、重力法則の変更に対し更に厳しく制限できる可能性があることを示した。これらの結果は論文としてまとめ、Physical Review D誌に掲載した。また、最近ダークエネルギーの性質を調べるために注目されているのが、銀河分布内に現れるバリオン音響振動(BAO)である。パワースペクトルの中に弱い振動のシグナルとして現れるため、非線形性や赤方偏移空間への変換をより精密に議論する必要がある。そこで、BAOの特徴的な振動を様々な方法で抜き出し、そめ非線形性、赤方偏移空間への変換を理論的に取り扱い、依存性を定量的に評価した。また、非線形性を論ずるうえで強力なツールとなるN体シミュレーションに関しても、その精密さを再評価し、結果これまでは無視されてきた有限のモードの効果が、BAOを取り扱う精度では、実は大きな影響を与えることがわかった。

重力法則を変更したときの宇宙の構造形成の変化を、ゆらぎの統計量であるパワースペクトルとバイスペグトルに注目し、理論計算とシミュレーションを用いて議論した。理論計算は、重力法則が変更された場合の質量密度ゆらぎの摂動論を議論し、線形成長、さらにはその上のオーダーである非線形成長に対する表式を用いて統計量を計算した。また、N体シミュレーションのコードを重力法則が変更した場合に拡張し、シミュレーションを行った。まず、理論計算とシミュレーションの結果がよく一致していることを確認し、理論的手法が有効であることを示した。更に、シミュレーションや理論計算とSDSSの観測結果とを比較し、重力法則の変更に対し制限を与えた。また、重力法則を変更した場合の非線形バイアスに対する制限も与え、今後の様々な宇宙論的観測で得られるであろうバイアスの情報と組み合わせることで、重力法則の変更に対し更に厳しく制限できる可能性があることを示した。これらの結果は論文としてまとめ、Physical Review D誌に掲載した。また、最近ダークエネルギーの性質を調べるために注目されているのが、銀河分布内に現れるバリオン音響振動(BAO)である。パワースペクトルの中に弱い振動のシグナルとして現れるため、非線形性や赤方偏移空間への変換をより精密に議論する必要がある。そこで、BAOの特徴的な振動を様々な方法で抜き出し、そめ非線形性、赤方偏移空間への変換を理論的に取り扱い、依存性を定量的に評価した。また、非線形性を論ずるうえで強力なツールとなるN体シミュレーションに関しても、その精密さを再評価し、結果これまでは無視されてきた有限のモードの効果が、BAOを取り扱う精度では、実は大きな影響を与えることがわかった。