宇宙マイクロ波背景放射を用いた初期密度揺らぎの非ガウス性の研究

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中性水素原子の超微細構造に起因するエネルギー準位間の遷移は、その遷移エネルギーに対応するスペクトル線の波長の長さから21cm線として知られている。この中性水素の21cm線を用いることで、星や銀河が輝き始める以前の暗黒時代と呼ばれる時期の宇宙をも探ることができるだろうと宇宙論の分野では注目されている。将来の大規模な電波干渉計を観測では、銀河団や銀河よりもさらに小さなスケールの物質の分布を解明することができ、初期密度ゆらぎの性質をより詳細に検証可能にすると期待される。今年度も、宇宙マイクロ波背景放射による非ガウス性の制限に関する研究と並行して、21cm線の観測プロジェクトの一つであるLOFARグループに参加し現地の研究者らと共同研究をおこなった。宇宙の暗黒時代における21cm線の光源として、ミニ・ハローと呼ばれる低質量のハローが注目されている。このようなハロー内では、星形成が活発に行われないために水素原子も中性のまま、かつ高密度で存在していると考えられる。我々は、この低質量ハローからの21cm線のシグナルを理論計算から評価し、初期密度ゆらぎの性質の違いによって、シグナルがどのように変化するかを確かめた。また、将来観測から期待される、等曲率ゆらぎ成分についての制限を行った。これらの結果から、宇宙マイクロ波背景放射の観測から制限が難しい、比較的小スケールのゆらぎの性質をより詳細に制限することできるということを示した。また、宇宙マイクロ波背景放射の観測結果との相互確認という目的でも、異なる観測間の一意性を確かめる点においても重要であると考えられる。