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宇宙の初期構造の起源と 銀河間物質の再イオン化

宇宙の初期構造の起源と 銀河間物質の再イオン化. 国立天文台理論天文学研究系　吉田直紀. 理論懇２００４　１月６日. 構造の起源：初期宇宙での密度揺らぎ. 2 3. D ( k )=4 p k P ( k ). 質量. 12. 9. 6. 10. 10. 10 Msun. 100 10 1. パワースペクトル. L CDM. 0.1 0.01 0.001.

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宇宙の初期構造の起源と 銀河間物質の再イオン化

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  1. 宇宙の初期構造の起源と銀河間物質の再イオン化宇宙の初期構造の起源と銀河間物質の再イオン化 国立天文台理論天文学研究系　吉田直紀 理論懇２００４　１月６日

  2. 構造の起源：初期宇宙での密度揺らぎ 2 3 D(k)=4pkP(k) 質量 12 9 6 10 10 10Msun 100 10 1 パワースペクトル LCDM 0.1 0.01 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 k [h/Mpc]

  3. 1Gpc power 1Mpc LCDM k 発展した宇宙の密度場

  4. 観測で確実にわかっている部分 CMB （WMAP) LCDM 質量スケール 12 9 6 10 10 10 100 10 1 ？ 0.1 0.01 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 k [h/Mpc]

  5. WMAP First-Year Result t 0.17 早期再電離 （～２－３億年） reion.at z

  6. 原始ガス雲形成の宇宙論的シミュレーション WMAP 初期条件：　密度ゆらぎガウシアン, CDM + バリオン + 背景放射 重力 + 流体力学 + 化学反応 Gas H2 9種非平衡 e, H, H+, H-, H2, H2+, He, He+, He++ z = 100 磁場なし、ダストなし、宇宙線なし！ Yoshida, Sugiyama, Hernquist (2003)

  7. 初期天体の形成 CDMモデル 1 Mpc z=17

  8. 初期天体の典型的質量 6 M_host ~ 10 Msun Yoshida, Abel, Hernquist, Sugiyama (2003a)

  9. Small-scale power: pLCDM, WDM, RSI 9 6 10 10 Msun 2 D(k) pLCDM Running Spectral Index model WDM

  10. CDM vs WDM (10 keV) 1 Mpc 一個だけ z=20 でたくさんのガス雲

  11. z=17 でのミニハローの分布 CDM WDM z_reion (WMAP) ~ 17

  12. イオン化波面伝播のシミュレーション 中性 イオン化 Sokasian, Yoshida, Abel, Hernquist (2003) Adaptive Ray Casting Scheme z=24 z=22 LCDM+PopIII z=21 z=20

  13. イオン化領域の割合 （極端な）モデル : • ガス雲につき一つの大質量星 • f_esc = 1 • イオン化領域では星形成なし

  14. LCDM vs Running model 1 Mpc 0個 ３０個@z=20

  15. 原始ガス雲の数 LCDM Running WMAP z_reion

  16. もう少し大きなスケールpLCDM,WDM(1kev), RSI 9 6 10 10 Msun 2 D(k) LCDM RSI WDM

  17. CDMサブストラクチャー Springel et al. (2001) Moore et al. (1999)

  18. 銀河サイズハローの観測 Kochanek & Dalal (2002) 4-image radio galactic lenses MG0414+0534 B0712+472 PG1115+080 B1422+231 B1608+656 B1933+503 B2045+265

  19. CDM RSI WDM ~ 7 % ~7 % ~2.5 % 超高解像度シミュレーションの結果 銀河サイズのハロー内のサブハロー Yoshida & Hernquist (2004)

  20. Cosmic Patchwork- 初期物質分布を”観測“する ライマン-a雲 早期再イオン化 ハローの部分構造 によるレンズ効果 2 D(k) 質量スケール 12 9 6 10 10 10 CMB (WMAP) LCDM 銀河サーベイ RSI WDM k [/Mpc]

  21. わかっている部分 LCDM 質量スケール 12 9 6 10 10 10 100 10 1 CMB （WMAP) 0.1 0.01 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 k [h/Mpc]

  22. ＜まとめ＞ これからおもろいのは、、、 Small-scale structure of the Universe N.Y. 理論懇2001、2004、、、

  23. 展望（まとめにかえて） • イオン化の歴史をさぐる。 • t だけではよくわからない • post-WMAP CMB 観測 • GRB afterglows • 銀河サイズのハローの部分構造 • 　（Dalal 2002; Metcalf 2003; 千葉2002) • 赤方偏移した中性水素２１cm • ｚ＞１５

  24. + H He z=25: t_dyn ~ ３０００万年 t_cool ~ ３０００万年 t_chem ~ ３０００万年 t_hubble ~ １億年 H2 もっと簡単に計算したい、、、が、 水素・ヘリウムガスの冷却曲線 銀河(大きなシステム）の形成 原始ガス雲形成

  25. Comparison: SA vs simulation “Minimum collapse mass” model

  26. 宇宙の構成要素 通常の物質 ？ ダークマター ？ ダークエネルギー

  27. おすすめ本： 1. Landau, Lifshitz Quamtum Mechanics 2. Sedov Similarity and Dimensional Methods in Mechanics 3. Vincenti, Kruger Physical Gas Dynamics

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