高次の宇宙論的摂動論で探る宇宙磁場の起源と宇宙の大局的進化の解明

利用高阶宇宙微扰理论阐明宇宙磁场的起源和宇宙的整体演化

基本信息

批准号：
14J00063
负责人：
嵯峨承平
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年に引き続き高次摂動論に基づいた弱い重力レンズ効果に着目し研究を実施した。弱い重力レンズ効果とは、光子が重力によって曲げられる効果の一つである。昨年度の成果として、高次効果によって引き起こされる弱い重力レンズ効果は、現在の観測に近いほど、インフレーションによって生成される原始重力波が引きおこす効果よりも大きくなりうることを示した。それに基づき、新たな観測対象として21cm線のレンズ効果に着目した。21cm線は宇宙が晴れ上がり中性水素が大量にある状況の中で、その超微細構造に基づいて放射される。その放射は、複数の時期にわたって放射が行われるため、宇宙マイクロ波背景放射と異なり多くの情報をもたらす。この21cm線も観測者に届く手前の重力源によって重力的に曲げられる。私は高次摂動の、特にベクトル型摂動に基づいた21cm線の弱い重力レンズシグナルを数値的に求めた。複数の赤方偏移の観測を想定したノイズスペクトルも導出し、シグナルと比較することで観測可能性を議論した。その結果、原理的に観測が可能であることを示した上で、インフレーションの証拠となりうる原始重力波観測の極めて重大なノイズ源となりうることを示した。また、弱い重力レンズ効果は高次摂動だけでなくインフレーションや宇宙論的相転移の物理も探ることができる。上述の研究とは独立に、宇宙論的相転移で生成されると考えられている物質の一つにテクスチャと呼ばれる位相欠陥が存在する。この存在を弱い重力レンズ効果で検証することが可能であるかを考えた。私はまずテクスチャーの引きおこす物理について、解析的な手法により理解を与えた。その上で、数値計算を用いて弱い重力レンズ効果を用いた場合の観測可能性を議論した。その結果、将来観測とテクスチャのパラメータの縮退がどのようになっているかを決定することができた。

今年，我们从去年继续进行研究，重点是基于高阶扰动理论的重力镜头效应。弱重力透镜效应是光子被重力弯曲的作用之一。去年的结果表明，由高阶效应引起的弱重力镜头效应可能会大于当前的观察结果，即可以抽出通货膨胀产生的原始重力波。基于此，我们将重点放在21厘米线的镜头效应上，作为新的观测目标。在宇宙清晰并且有大量中性氢的情况下，根据其超微结构发射21cm线。辐射在多个时期发射，这与宇宙微波背景辐射不同。在到达观察者之前，这条21厘米线在重力上也通过重力来源弯曲。我根据高阶扰动（尤其是向量型扰动），在数值上确定了21cm线的弱重力透镜信号。我们还得出了假设多次红移观察的噪声光谱，并将它们与信号进行了比较以讨论可观察性。结果表明，原则上可以进行观察，并且它们可能是原始重力波观测的非常重要的噪声源，这可以作为通货膨胀的证据。此外，弱重力镜头效应不仅可以探索高阶扰动，而且还可以探索通货膨胀和宇宙学相变的物理。与上述研究无关，其中一种被宇宙学相变产生的材料是一种拓扑缺陷，称为纹理。我们考虑了是否可以使用弱重力透镜效应来验证这种存在。我首先对创建纹理的物理学进行了分析方法。此外，我们讨论了使用数值计算使用弱重力透镜效应的可观察性。结果，有可能确定未来观察和纹理参数的堕落方式。