宇宙の大規模構造を用いた暗黒エネルギー及びインフレーションの研究

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膨大な銀河によって描き出される宇宙の大規模構造を用いた宇宙論研究において、最大の不定性は物質全体の分布を銀河がどのようにトレースしているかという問題であり、これを「銀河バイアス」と呼ぶ。本年度の研究は、(1)銀河バイアスをより深く理解し、信頼性の高い理論模型を構築すること、(2)これまで不定性として捉えられてきた銀河バイアスの存在が、却って新しい知見を引き出す窓となる可能性、の2つのテーマに沿って行った。(1)では、宇宙の超大構造から銀河サイズまでを正確に描き出す宇宙論的N体シミュレーションから同定した「サブハロー」のクラスタリング解析を行った。特に、サブハローの「環境」の違いが速度構造に与える影響に注目し、速度場を利用した修正重力理論と暗黒エネルギー模型とを見分けるテストに混入し得る系統誤差について調査した。この結果、サブハローがハローの中心にあるか否かという比較的小スケールにおける「環境」の差異が、見かけ上の速度構造を大きく変えることを示すとともに、実際に観測された銀河の速度構造からその銀河の性質について重要な知見を引き出す方法論を提案した。(2)では、銀河バイアスに現れる宇宙の原始非ガウス性の影響を系統的に調べ上げることで、宇宙の種揺らぎを作ったとされるインフレーションの機構について新しい重要なテストができる可能性を明らかにした。揺らぎの起源となる原始の場が単一成分なのか複数成分かという違いが近傍宇宙の銀河の空間分布に異なる痕跡を残すため、これを手がかりに模型に依らないロバストなテストが可能であることを示した。また、異なる赤方偏移における複数の観測結果を組み合わせることで、従来調査されて来た2次結合に由来する非ガウス性と、より高次の結合に由来するものとを見極められることを示した。