インフレーションとダークエネルギーの起源の探究

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ビッグバン宇宙論の諸問題を解決するため、1980年代初頭にインフレーションと呼ばれる宇宙初期の加速膨張のシナリオが提唱された。インフレーション中には、後に宇宙の大規模構造の種となる密度ゆらぎが生成され、理論的に予言されるスカラー型の揺らぎのスペクトルは、宇宙背景輻射(CMB)の温度揺らぎの観測とよく一致している。しかし、インフレーションを引き起こす起源は未だ明らかになっておらず、その機構を理論的に明らかにしようとする研究が世界的に活発に行われている。我々は、今年3月に発表されたPlanck衛星による新しい観測データを用いた統計解析により、一般相対論を拡張した様々な単一場インフレーション模型に対する観測的制限を議論した。さらに、WMAPおよびPlanckの観測から、CMBの温度揺らぎのスペクトルに非等方性があることが示唆されている。その非等方性を説明するために、スカラー場がベクトル場と結合しているインフレーション模型が先行研究で提唱されており、その場合にはスペクトルがoblate型の異方性を持ち、温度揺らぎの非ガウス性が大きくなり得ることが知られている。それに対して我々は、インフラトン場が2-form場と結合している新しい模型での解析を行い、非等方インフレーションが起こることと、スペクトルがprolate型の異方性を持つことを示した。さらに揺らぎの非ガウス性は、局所型の運動量依存性の場合には抑制されるのに対し、等辺型のような他の場合には大きくなり得ることを明らかにした。我々が得た結果は現在の観測と整合的であり、今後の観測精度の向上及び理論研究の進展により、更なる現実的な理論模型の構築に貢献するものと期待される。