暗黒物質と銀河間ガスの相互作用の研究、および21cm電波観測の検討

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本年度は暗黒物質の対消滅および崩壊から生じる高エネルギー粒子、ガンマ線、エックス線が銀河間物質に及ぼす影響を調べるため、前年度までに開発したモンテカルロコードMEDEAを大幅に改良し、陽電子をも含めた反応を取り入れました。対消滅・崩壊により注入される粒子の初期エネルギーが1メガ電子ボルトから1テラ電子ボルトまでの場合に対応できる計算コードMEDEA2を開発しました。また、超対称性素粒子モデルに基づく暗黒物質粒子を網羅するDarkSUSYコードの出力を直接取り込んで銀河間物質の熱進化の計算を行えるようにしました。このコード開発の途中経過を2010年6月に京都大学で行われた国際研究会で発表しました。また基礎物理過程と計算コードを説明する論文を現在執筆しています。宇宙初期に暗黒物質が徐々に崩壊していく場合に銀河間物質がどれほど暖められるかを宇宙論的シミュレーションを用いて計算し、また結果として生ずる水素21cm線の輝線強度を計算しました。前年度までの成果に加え、新たに上記のMEDEA2による結果をもちいて、より広い赤方偏移のレンジを見ることができるようになり、赤方偏移50以上での銀河間物質進化も整合的に計算しました。現在、宇宙論的シミュレーションの中で重力的に束縛された「暗黒物質ハロー」を同定し、その中(高密度領域)で対消滅する暗黒物質からのエネルギー注入の影響を空間3次元内での光子伝搬も含めて計算する手法の開発を続けています。