京都産業大学 宇宙論研究室（西道研究室）

京都産業大学 宇宙論研究室

理学部 宇宙物理・気象学科 / 同大学院 理学研究科 物理学専攻

宇宙論とは

「宇宙論」は宇宙の成り立ちと進化を探る研究分野です。私たちはどこからやって来て、どこへ向かうのでしょう？ 宇宙は何でできているのか？ その形はどうなっているのか？ 果ては存在するのか？ 宇宙はどのように膨張しているのか？ この先に待つ運命は何か？ そして、これらを支配する究極の法則は何か？ こうした問いに答えるため、宇宙論では観測と理論の両面から宇宙の法則を探究します。本研究室では、宇宙を記述する理論的な枠組みである宇宙論モデルを観測データを用いて検証する「観測的宇宙論」に取り組んでいます。特に力を入れているのが、「宇宙の大規模構造」に関する研究です。観測可能な最大スケールにおける宇宙のあり方を、さまざまな手法を駆使して調査することで、ダークマターやダークエネルギーなど、宇宙論の大きな未解決問題に迫ろうとしています。宇宙論は我々人類が調査することができる最大スケールにおける実証科学なのです。
数値シミュレーションによって再現された宇宙の大規模構造
数値シミュレーションによって再現された宇宙の大規模構造

観測的宇宙論

「観測的宇宙論」という名称から、天文台での観測を主とする研究を想像されるかもしれません。しかし、私たちのアプローチは理論的なものに近いです。
具体的には、基礎理論をもとに「どのような観測量を見れば、どのような宇宙の性質がテストできるのか」を理論的に予測します。この予測には、解析的計算のほかに、「富岳」などのスーパーコンピュータによる数値シミュレーションを用います。これにより、銀河が描く宇宙の大規模構造がどのような統計的性質を持つか計算し、それが宇宙論モデル、そこに含まれる宇宙論パラメータと呼ばれる少数の数値、重力理論、宇宙初期に起きたインフレーションの機構の違いをどのように反映するか明らかにします。
理論予測ができるようになると、次に重要なのが「観測データと理論を照らし合わせる」作業です。これは、統計学の知見に基づく情報抽出の問題と言えます。本研究室では、機械学習の技術を応用することで、この問題にアプローチしています。最近では、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Camによる弱重力レンズ効果の観測データを活用し、宇宙に占めるダークマターの割合や空間分布に対して制約を行いました。そのほかにもEuclid衛星やRoman宇宙望遠鏡などの国際的な共同研究プロジェクトに参加するなど、宇宙ビッグデータの最前線で研究を推進しています。
このように、私たちは、観測と理論をつなぐ「架け橋」としての役割を果たすことで、宇宙の根本的な謎に迫ろうとしています。また、この過程で、単なる概念実証にとどまらない、活きたデータサイエンス手法の開発・応用を行うとともに、新技術の分野をまたいだ広い応用の可能性を模索しています。

キーワード

宇宙論モデルの検証 ダークエネルギー ダークマター インフレーション ニュートリノ質量の謎 宇宙の大規模構造 摂動論 N体シミュレーション データ科学的手法の応用 宇宙ビッグデータ シミュレーションに基づく統計推論 機械学習 エミュレータ 銀河サーベイ

本学科、本研究室についてもっと知るには

京都産業大学では、年7回のオープンキャンパスを開催しています。宇宙物理・気象学科では、教員による学科紹介のほか、在学中の本学科学生から直接話を聞ける個別相談の機会を設けています。本学科ならではの魅力的な模擬授業や体験実習も、毎回異なる内容で実施しています。詳細は、こちらをご覧ください。

今後のオープンキャンパス開催予定

  • 2026年8月1日（土） 本研究室担当：「宇宙論×データ科学 ――ダーク成分の謎に挑め――」 宇宙物理・気象学科：「ドップラー効果で探る、躍動する宇宙」
  • 2026年8月2日（日） 宇宙物理・気象学科：「ドップラー効果で探る、躍動する宇宙」「大気の重さを測る」
  • 2026年9月21日（月・祝） 宇宙物理・気象学科 模擬授業：内容未定
  • 2026年12月20日（日） ※学部イベントは行いません。高校1・2年生を主な対象として、「キャリア」をテーマとして実施します。