Spring School
2024年3月@ICRRLSUGRA

ビッグバン宇宙−=12 eR+iegi+j ∗χ j-50ϕ/MG5G010/M0j ∗ D˜µφ i−1µσ̄
˜µD˜4 ef RDφ ∗jµχ i(a川崎雅裕− 1+ i ! b) Fµ(a)+eϵ µνν F2 eg 22eµρσ
ν(λDb東京大学宇宙線研究所()a) σ µψ
(a−1+)Dµ σ̄
11D˜ (2fIν D˜e8µa(aµλϵ)!
νρρψb) D˜σσµ+0.5fIeλ (aλ(a(a)b) F (aσ µ (b " ) σ̄ µD˜µν )λ )(b)Fµ"λ (a)ρσ10 0η

2m MG2egi

今日の話
1. ビッグバン宇宙論の進展
2. インフレーション宇宙モデル
3. 密度揺らぎと重力波の生成
4. 重力波の直接検出と宇宙論

2

1. 宇宙論の進展• 標準ビッグバン宇宙モデルの確立 (1960年代）

一般相対性理論

宇宙初期の元素合成

3K宇宙背景放射

宇宙膨張

標準宇宙モデル3

1.1 アインシュタイン(Einstein)の一般相対性理論• 1915年 一般相対性理論発表
Die Grundlage der Allgemeine
Relätivitatstheorie• 古典重力理論の完成
現代宇宙論の始まり• Einstein 方程式
Gµ = 8 GTµ
時空の歪み

エネルギー
4

1.2 膨張宇宙• フリードマン ( Friedmann )：膨張宇宙の解の発見 (1922)
フリードマン方程式✓<latexit sha1_base64="mjDO7YMvwPTfbs83X10Xl6OpabM=">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</latexit>

dadt◆2a : 宇宙の大きさ
スケールファクター

8⇡G 2=⇢a3

膨張する解⇢ : 宇宙の密度G : 重力定数• ハッブル ( Hubble ) の発見 (1929)

Hubble定数<latexit sha1_base64="0N8XfFWJHpUAkfz2xiBtnH3L9LM=">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</latexit>
sha1_base64="MmRjLEoNfWnrIcC7PzSBNDewroE=">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</latexit>

H0 = (67.8 ± 0.9) km/s/Mpc(km/s)

宇宙膨張の証拠20000

速度

遠方の銀河は銀河までの距離に比例した速さで遠ざかっている

30000

10000

2001年

00

100

200

300

距離 (Mpc)

400

5

1.3 ビッグバン宇宙• ルメーテル ( Lemaître )宇宙は原始的原子の爆発で始まった (1927)

Lemaitre• ガモフ ( Gamov )：熱い宇宙モデル ( 1946 )宇宙は高温・高密度状態で始まったGamov

断熱圧縮すると熱くなる
熱力学第1法則
dE = P dV + T dS
<latexit sha1_base64="ijEIuQJXUMj3US640GeGZlmQtYc=">AAAD93icjZJLb9NAEMcnNY+2PJqWSyUuK6IiJFRrHEofiKJKCJVLpTSvFrVVZDvb1IpfsjcpqdV8AK4cOHBAIIFAnDhypRe+AId+BMSxSFw4MGsbEKocspZ3Z2bnN/v3egzftkKBeJwbUc6cPXd+dGz8wsVLlyfyk1P10OsEJq+Znu0Fm4YecttyeU1YwuabfsB1x7D5htG+L/c3ujwILc+tip7Pdxy95Vq7lqkLCjXys80HbJnNlpp1drParLB+v79dtlp7Qg8Cb1+6fSZTZMY9bOQLqOL8nFbUGKq3UVssYmIsLdximorxKEA6St5k7hFsQxM8MKEDDnBwQZBtgw4hPVugAYJPsR2IKBaQZcX7HA5hnNgOZXHK0CnaprlF3lYadcmXNcOYNukUm96ASAYz+AXf4Ql+xvf4FX9m1oriGlJLj1YjYbnfmHgyXfnxX8qhVcDeX2qgZgG7sBhrtUi7H0fkV5gJ3z14dlK5U56JruMr/Eb6X+IxHtEXuN3v5ut1Xn4+QI9JlqzE6Q7kzclMl7z9+F6cWKlLfyKieJXidcqStlTwmOaQtEV/dg4H8quZ/OpQ/FomvzYU387k20PxWXTKJl0eD3ba+N3l9aKqzau4PldYuZv2+yhchWtwg3p6AVbgIZSgRqc/hY/wCY6UnvJCeaO8TVJHcilzBf4ZyodfLg7i1g==</latexit>• ガモフの予言

dS = 0 dV < 0<latexit sha1_base64="8NfqrZg7WVLXsXU6P2ZRmSI1BbE=">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</latexit>dE > 0 ) dT > 0<latexit sha1_base64="2yp40QQy3X/HU/mlLhtfh7Re/YA=">AAAD43icjZJNb9NAEIYnNR+lfDSFC4iLRVTEKRpXhaYcqkgIlUulNk3SoraKbGebruIv2U5KsVrucKsqcUAcQOoBIcGP4MIf4NCfgDgWiQsH3nUMiIND1vLu7Mw8s6/XYwWOjGLmk8KYdubsufPjFyYuXrp8ZbI4dbUZ+b3QFg3bd/xw3TIj4UhPNGIZO2I9CIXpWo5Ys7oPVHytL8JI+l493gvElmt2PLktbTOGq1W80X64wPrBZk12dmIzDP1d/UBv1/UFbhVLXGZmwzB0ZRhz9xjG/HxlxqjohgphlCgby/5U4TFtUpt8sqlHLgnyKIbtkEkRng0yiCmAb4sS+EJYMo0L2qcJsD1kCWSY8HYxd7DbyLwe9qpmlNI2TnHwhiB1muYv/I5P+TO/56/8M7dWktZQWvawWgNWBK3J59dXf/yXcrHGtPOXGqo5pm2qpFoltAepR32FPeD7T1+ert6vTSe3+S1/g/43fMKf8AVe/7t9vCJqr4bosWGpSgJ3oG5OZXrY7ab34qZKPfyJBP46/E1kKVspeII5grbkT2R/KL+Yyy+OxC/l8ksj8d1cvjsSn0dnLLr8dyvr+UZzpmzcLfPKbKlazfp9nG7SLbqDnp6jKj2iZWrg9Gd0TB/ooya0F9qhdjRIHStkzDX6Z2ivfwFTFNuc</latexit>

)

dE =

P dV > 0

宇宙初期にヘリウムが合成される
熱い宇宙の痕跡として宇宙背景放射が存在61.4 元素合成
He4 (とHe3、D、Li7 ) が合
• 宇宙が誕生して約1秒から数分の間に成される

2p + 2n
Y=

•4

He

He4

ヘリウム４の質量密度核子の質量密度理論的予言値とD観測が一致する
He3
ビッグバン宇宙の正しさを証明

10(核子数/光子数) X 10

7

1.5 宇宙背景放射• ペンジャス ( Penzias)・ウィルソン ( Wilson )の発見 (1965)
ビッグバン宇宙モデルの確立 [ 1978ノーベル賞 ]• 宇宙が誕生して38万年後 ( 再結合時：水素原子が形成 ) に放出• COBEの観測 ( 1993 )T=2.73Kの完全なプランク分布

強度 (MJy/sr)

波長(mm)

誤差は400倍して表示

8

1.6 再結合• T = 3000K（時刻38万年後）
それまで自由に運動していた電子が陽子と結合して水素原子を作る

e +pH+• 再結合後は光子は散乱 (コンプトン散乱) されずに直進するe +宇宙は光に対して透明e +宇宙背景放射9

1.7 宇宙背景放射のゆらぎ• 宇宙が誕生して38万年後 ( 再結合時：水素原子が形成 ) に放出
光と電子の散乱が切れる
COBEの観測[2006年ノーベル賞]•
完全なプランク分布
非等方性の発見

密度揺らぎ• WMAPの観測 ( 2003~)• Planckの観測 ( 2013~)

http://map.gsfc.nasa.gov
http://www.esa.int

10

1.8 構造形成( ∼ 10 ) が重力不安定性に• 宇宙初期の微小な密度ゆらぎ
よって成長し、銀河・銀河団を形成する−5• 構造形成にはダークマターが必要
銀河スケールのバリオンの揺らぎは光子との相互作用によって減衰してしまう (Silk damping)
ダークマターは減衰を受けない

11

1.8 標準ビッグバン宇宙モデルの問題• 標準宇宙モデルは宇宙が誕生して約1秒から現在までの宇宙の様子を正しく記述することに成功• 宇宙のさらに初期に適用しようとすると問題が生じる
平坦性問題：138億年たった現在も宇宙は平坦に近い
地平線問題：因果関係を超えた相関がある
密度揺らぎの問題：密度揺らぎの起源が不明

12

1.9 地平線問題• 宇宙の地平線：宇宙が誕生したときから光速で到達できる最大の長さ•

過去の地平線

宇宙背景放射は宇宙が誕生して約38万年後に放出された光AB• 宇宙背景放射は非常に等方的T⇠ 10 5T

現在の地平線

宇宙背景放射が出たときの地平線

宇宙の２点 A Bは過去において因果関係がない• 因果関係の無い2点からA出た光が同じ強さなのはB

不自然13

2. インフレーション宇宙モデル• 真空のエネルギー =スカラー場（インフラトン場）のポテンシャルエネルギーρV が宇宙を支配する

da=dt

フリードマン方程式✓<latexit sha1_base64="mjDO7YMvwPTfbs83X10Xl6OpabM=">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</latexit>

rdadt

◆2

=8⇡G 2⇢a38⇡G⇢Va) a / exp(Hinf t)
3p
Hinf = 8⇡G⇢V /3 : in ation中のハッブルパラメター

急激な (指数関数的) 宇宙膨張

10-36 秒の間に宇宙が1026 倍以上に大きくなる• 急激な膨張の後、真空のエネルギーが解放されて熱い宇宙になるV
真空のエネルギー

再加熱 = ビッグバン
φfl14

2.1 地平線問題の解決• A、Bの2点はインフレーションによって大きき引き離されたことを考慮すると、過去においては因果関係があった
地平線の大きさA

B

インフレーション前

インフレーションによる膨張

BA
再結合時
宇宙背景輻射

現在
観測者
15

2.2 スローロール・インフレーション• 平坦なポテンシャルをゆっくり運動するインフラトン場によってインフレーションが実現される= スローロール・インフレーション (Slow-Roll in ation)
ヒルトップ・インフレーション (Hilltop in ation)
カオティック・インフレーション (chaotic in ation)

potential

真空のin ation

エネルギー

scalar eld
fl

fl

fl

fi

fl

16

3.1 インフレーションによる密度揺らぎの生成• インフラトン場の量子ゆらぎはインフレーション中に引き延ばされて長波長の古典的な揺らぎになる
量子ゆらぎ（振動）古典的揺らぎ（振動しない）

インフレーション• 宇宙の場所ごとにインフラトン場がわずかに異なる値(t, ~x) = (t) +Hinf(t, ~x) '2⇡• 密度揺らぎの生成(t, ~x)pHinf = 8⇡G⇢V /3

in ation中のハッブルパラメター

宇宙の構造の形成fl173.2 重力波の生成• スカラー場と同様に重力子 (graviton) も揺らぎを獲得し、重力波 ( 空間が伸び縮みする波) が生成される

0h+hij (t, z) = @ h⇥0h+,⇥ ⇠ph⇥h+
0

100 A ei!(t z)
0GHinf• 2つの独立なモード ( ＋モードとXモード )18

3.3 宇宙背景放射の温度揺らぎ• 宇宙背景放射：再結合時 (約38万年) に放出された光
温度で光の強度が決まる• プランク分布
温度の揺らぎ• 密度揺らぎ ( + 重力ポテンシャル揺らぎ )• 観測

角度ごとの揺らぎの大きさ(数学的にはフーリエ変換球面上なので球面調和関数で展開）を測定

19

3.3 宇宙背景放射の温度揺らぎ• WMAP Planckの結果• In ationの予言と一致

in ation予言
http://www.esa.int

Planck Collaboration: Constraints on inflation

55

重力波の大きさ( r )4• 重力波モードに上限• in ation模型を制限

2
4/3

2/3

Spectral index
揺らぎのスケール依存性を表す

fl

fl

fl

ns

ns = 1がスケール不変な揺らぎ
203.4 宇宙背景放射の偏光• 偏光は電子とのコンプトン散乱で生成される
光

光

光 (弱)

光 (強)
電子偏光なし•電子偏光ができる
温度低い

偏光は温度揺らぎ（4重極）があれば生成される

温度高い
21

3.5 偏光を作る温度揺らぎの起源

•

温度低い
温度高い

密度揺らぎ
重力ポテンシャル揺らぎ
温度揺らぎ
Eモード

Eモード

• 重力波
時空の伸び･縮み ( + mode x mode )赤方・青方変移

Bモード

温度揺らぎ

Eモード、Bモード
22

3.6 Bモードの観測

ation起源のBモードの検出を目指して実験が行わ• inれ（計画されて）いるKeck Array/BICEP3 @ South PolePOLARBEAR-2/Simos Array @ Atacamar ⇠ 0.01

現在の10倍の感度

LiteBIRD (日本の衛星計画）r ⇠ 0.001
fl<latexit sha1_base64="pYMWgxkc52plELiNIYdMw27AOy8=">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</latexit>

LiteBIRD

23

3.7 重力波モードの発見とインフレーション
もし、重力波モードが発見されたら• インフレーションでの重力波生成
重力波の振幅 h はインフレーションを起こす真空のエネルギー ρinf だけで決まる

hGHinf• 重力波モードの観測

G

1/2
inf

Hinf : in ation中のハッブル
G : 重力定数

15 16⇢inf ⇠ (10GeV)

4

fl

24

nonlinear dynamics of highly disturbed black holes.

gravitational-wave transients [41] and was reported within
three minutes of data acquisition [43]. Subsequently,
matched-filter analyses that use relativistic models of compact binary waveforms [44] recovered GW150914 as themost significant event from each detector for the observations reported here. Occurring within the 10-ms intersite

4. 重力波の直接検出と宇宙論
II. OBSERVATION• 2015年米国LIGOがBH-BH合体による重力波を史上初めて検出

On September 14, 2015 at 09:50:45 UTC, the LIGO
Hanford, WA, and Livingston, LA, observatories detected

BH mass ⇠ 30M
M1 = 36+54 M
M2 = 29+44 M) Mf = 62+44 M

FIG. 1.
The gravitational-wave
event GW150914 observed
Phys.
Rev. Lett 116,061102(2016)by the LIGO Hanford (H1, left column panels) and Livingston (L1, rightcolumn panels) detectors. Times are shown relative to September 14, 2015 at 09:50:45 UTC. For visualization, all time series are filteredwith a 35–350 Hz bandpass filter to suppress large fluctuations outside the detectors’ most sensitive frequency band, and band-reject

https://www.ligo.caltech.edu 25

4.1 LIGO ブッラクホールの起源• 大きな質量~30-50 M• スピンが小さい？

solar

原始ブラックホール?
Hawking 1971

https://www.ligo.caltech.edu26

4.2 原始ブラックホール ( Primordial BH)• 大きな密度ゆらぎ δ (~ 0.4)の領域が重力崩壊してBHになる>c

密度⇢ = ⇢¯(1 + )BH
重力崩壊空間• インフレーションによって（小スケールで）大きなゆらぎが生成？
• インフレーションは一般にはスケール不変な揺らぎ• スケール不変性を破るモデル
δ[ 理論的 challenge ]2段階のインフレーション

2nd in ation

1st in ation

…..

fl

fl

kCMB

kPBHk

4.3 密度揺らぎからの重力波• 原始ブラックホールを作るような大きな揺らぎがあると揺らぎから重力波が生成される• 将来の重力波検出器で観測できる可能性• パルサー・タイミング・アレイ実験
世界中の電波望遠鏡で多くのパルサーを観測して重力波によってれる到着時間のずれを観測
NANOGrav, EPTA, IPTA, …

https://nanograv.org/science/telescopes28• パルサー・タイミング・アレイ実験• 電波望遠鏡で多くのパルサーを観測して重力波によって起こされる到着時間のずれを観測• 2023年背景重力波が発見された？
巨大BH合体，密度揺らぎ・・・・
重力波のエネルギー密度HL(de VKsign)

10010°18 °101010°810°610°4 10°2
f [Hz]

100104(sharp)
fNL = 010°16102oad)

fPBH

ECE T

IGO
O DEC10°12

BB

10°1610°8

0 (brA

10°14

EROS

OGLE

10°4

LIS

SKA

h2 ≠GW

10°1010°12

BHの存在量4

fNL =10°8

10HLV(O2)

IPTA

10°6

https://nanograv.org/science/telescopes

4.3 密度揺らぎからの重力波

10°20 °5
1010°4

10°3

10°2
10°1
MPBH /MØ

10010129まとめ• ビッグバン宇宙モデルは宇宙が誕生して約1秒から現在までの宇宙の様子を正しく記述することに成功•インフレーション宇宙モデルでは、誕生直後 (約10-36 秒 )に急激な宇宙膨張が起こり、その後熱い宇宙（ビッグバン）が実現される。

• インフレーション宇宙は地平性問題などを解決し、宇宙の密度揺らぎの起源を説明する。
• インフレーション宇宙で予言される揺らぎは、宇宙背景放射の観測によって、検証されつつある。
• 誕生して間もない宇宙で起こったことが観測によって確かめられるエキサイティングな時代に突入した。
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