バリオン音響振動で探るダークエネルギー ~ 非線形成長と赤方偏移歪みの影響 ~

バリオン音響振動で探るダークエネルギー~非線形成長と赤方偏移歪みの影響~バリオン音響振動で探るダークエネルギー~非線形成長と赤方偏移歪みの影響~ 西道啓博 (東大理) 宇宙初期における時空と物質の進化 2007/5/28

ダークエネルギーと宇宙の膨張則 • w = -1 ⇒ DE=宇宙定数 • w ≠ -1 ⇒ より一般のDE • ダークエネルギーの状態方程式 pDE = w ρDE • フリードマン方程式 i :ダークマター、バリオン、DE、、、 DEの負の圧力により加速膨張を説明逆に、膨張の履歴を詳細に追えば、DEに迫れる

３３３m θ L r Standard ruler 静止ユークリッド空間では r = L/θ (θ<<1) (flat universe)

３３３m L z z+dz Standard ruler 共動距離 (dz << z)

距離からダークエネルギーへ スケールの見積もりのズレ全てwに押し付ける (他のパラメータは固定) スケールの指標 wの誤差/スケールの誤差視線方向角度方向共動角径距離

銀河の密度ゆらぎの2点相関関数 Eisenstein et al. (2005) SDSS LRG z ~ 0.35 ~50k gals バリオン+DM ~100h-1Mpcに特徴的なBump

100h-1Mpc θ z+dz z BAOはstandard rulerとして利用可能!!

銀河分布から情報を引き出す 2つの方法論 • できるだけたくさんの情報を取り出す • 正確な理論の構築が必要 • 構造の成長の非線形性 • 赤方偏移歪み • 銀河バイアス • できるだけクリーンな情報を使う • 十分線形領域と思える部分だけ使う • BAOにより得られる距離の情報だけ使う

Percival et al.(2007) SDSS DR5 非線形成長赤方偏移歪み銀河バイアス { MG + LRG ~500k gals 実線: 線形理論振動だけ取り出したもの上の３つの影響はあまりないものと期待できるこれは本当か？

基礎方程式 pressureless & irrotational fluid flow • 流体近似の方程式系を摂動的に解く密度ゆらぎ: δ(x,τ), 特異速度u(x,τ) 連続の式オイラー方程式ポアソン方程式 δ(k) = δ(1)(k) + δ(2)(k) + δ(3)(k) + … θ(k) = θ(1)(k) + θ(2)(k) + θ(3)(k) + … 速度発散: θ≡∇・u

real space power spectrum linear theory 1-loop correction P(22)(k) P(13)(k) PL(k-q) PL(q)  -k+q k-q  k -k -q q PL(k) PL(q)  q -q  -k k k-q k

redshift space power spectrum μ: kと視線方向の成す角の余弦 σv: １次元速度分散 Scoccimarro (2004) 摂動論で1-loop orderまで評価 (線形レベルでは３つは等しい) Gaussian random motionによるdamping factor large scale small scale Kaiser効果 finger-of-God効果 ※観測者は画面下方

結果1: 振動全体に対する影響 構造の非線形成長により、振動が減衰赤方偏移歪みの効果はほとんど効かない peak、troughの位置は見た目にはほとんど変わらない

結果2: peak と troughの位置 最初の3つめまでのpeak、troughのズレは0.3%以内@z~1 ズレの方向はほとんどの場合で Δk < 0

A(k)の影響はほとんど Psmoothで吸収できた今回の結果はλの効果とconsistent toy modelによる理解 A’(kL)>0 λ>0 線形非線形 + : P - : T peak, troughのズレ

まとめ • 線形理論ベースの解析で0.3%程度のスケールに対する精度が達成可能 • 赤方偏移歪みの振動部分への影響はほとんどsmoothなパワースペクトルで吸収できた • ダークエネルギーの状態方程式パラメータwに焼き直したとき、系統誤差は1%レベルに抑えられる

バリオン音響振動で探る ダークエネルギー ~ 非線形成長と赤方偏移歪みの影響 ~