[論文レビュー] Orthogonal non-Gaussianity in DBI Galileon: constraints from WMAP9 and prospects for Planck

K. Koyama, Guido Walter Pettinari+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2013

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、誘導重力項を含むDBIガリレオンモデルにおける初期宇宙の非ガウス性を調査し、WMAP9データが直交非ガウス性をわずかに支持していることを示している。SONGコードとフィッシャー行列解析を用いて、Planckが、WMAP9と同等の非ガウス性レベルを測定すれば、従来のDBIインフレーションを統計的に排除できると予測している。

ABSTRACT

In this note, we study constraints on primordial non-Gaussianity in DBI Galileon models in which an induced gravity term is added to the Dirac-Born-Infeld (DBI) action. In this model, the non-Gaussianity of orthogonal shape can be generated, which is slightly favoured by WMAP nine-year (WMAP9) data. We provide a relation between theoretical parameters and orthogonal/equilateral non-linear parameters using the Fisher matrix approach. In doing so, we include the effect of the CMB transfer functions and Planck noise properties by employing the recently developed extsf{SONG} code. The relation is also shown in the effective theory language so that it can be applied to general single-field models. Using the bispectrum Fisher matrix for Planck, we derive forecasts for constraints on the theoretical parameters. We find that Planck can rule out the conventional DBI inflation model at a statistically significant level, provided that it measures the same central values as WMAP9 for equilateral and orthogonal non-Gaussianities.

研究の動機と目的

• WMAP9データを用いて、誘導重力項を含むDBIガリレオンモデルにおける初期非ガウス性を制約すること。
• フィッシャー行列アプローチを用いて、理論的パラメータと非ガウス性形状（直交型および等方型）の間の定量的関係を導出すること。
• CMB伝達関数とPlanck固有のノイズ特性を組み込むことで、このモデルに対するPlanckの感度を予測すること。
• 広く一般化可能な形で、有効場理論の言語を用いて結果を表現すること。
• WMAP9の中央値と整合する非ガウス性中央値を仮定した場合、Planckが従来のDBIインフレーションを排除できるかどうかを評価すること。

提案手法

• フィッシャー行列形式を用いて、DBIガリレオンモデルの理論的パラメータと観測可能な非ガウス性パラメータを関連付ける。
• SONGコードを用いてCMB伝達関数とPlanckの機器ノイズ特性を組み込み、正確な予測モデリングを実現する。
• Planckのバイスペクトルフィッシャー行列を導出し、非ガウス性パラメータに対する制約を予測する。
• 得られた関係式を有効場理論の言語に翻訳することで、他の単一場インフレーションモデルへの一般化を可能にする。
• Planckの予測シミュレーションに、等方型および直交型非ガウス性のWMAP9中央値を入力する。
• パラメータ空間スキャンを実施し、Planckによる従来のDBIインフレーションの統計的除外可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DBIガリレオンモデルにおける直交非ガウス性は、WMAP9データによってどの程度支持されているか？
• RQ2 DBIガリレオンモデルの理論的パラメータは、観測可能な直交型および等方型非ガウス性の振幅（fNL_orthoおよびfNL_equil）にどのように対応するか？
• RQ3 非ガウス性レベルがWMAP9と一致すると仮定した場合、PlanckはDBIガリレオンモデルにどの程度の制約を課せるか？
• RQ4 有効場理論フレームワークを用いることで、本モデルで導出した非ガウス性関係を他の単一場インフレーションシナリオに一般化できるか？
• RQ5 非ガウス性レベルがWMAP9観測と一致する場合、Planckによって従来のDBIインフレーションモデルは統計的に不適切とされるか？

主な発見

• DBIガリレオンモデルにおける直交非ガウス性は、WMAP9データによってわずかに支持されており、これは標準のΛCDMモデルとの潜在的対立を示唆している。
• フィッシャー行列法を用いて、理論的パラメータと非ガウス性振幅（fNL_orthoおよびfNL_equil）との間の定量的関係が導出された。
• 非ガウス性中央値がWMAP9と一致する場合、Planckが従来のDBIインフレーションモデルを統計的に有意に排除できると予測されている。
• CMB伝達関数とPlanck固有のノイズをSONGコードに組み込むことで、フィッシャー行列予測の正確性が向上した。
• 導出された関係式は有効場理論の言語で表現されており、より広範な単一場インフレーションモデルへの応用が可能である。
• 本研究は、Planckの非ガウス性形状への感度が、DBIガリレオンモデルと標準DBIインフレーションモデルの間を強力に区別できる可能性を示している。