重力崩壊現象とブラックホール時空の基礎研究

• Project/Area Number: 13J09997
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 大橋 勢樹 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ブラックホール / 特異点 / 修正重力理論 / 重力理論 / インフレーション / 重力崩壊 / 安定性 / スカラー場 / 一般的な重力理論

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、物質等が自己重力で重力崩壊した結果どのような時空が実現され、またその時空の性質を明らかにすることである。
本年度は以前から試みていた、運動方程式が２階になる最も一般的な複数スカラー場＋重力理論の構築を完成させた。そしてその理論でのブラックホール時空の基本的な性質、特に因果構造やショックの形成についての研究を行った。結果としては、因果構造は一般相対性理論のものとは大きく異なり、またショックも一般的に形成される事を明かにした。
重力崩壊の終状態であるブラックホール時空の研究としては、高次元重力理論であるLovelock重力理論での厳密解を構成し、動的な性質の研究も行った。結果として、一般相対性理論では見られないような解の静的・動的な性質を明らかにし、かつ時空を特徴付ける量の定義も行った。
重力崩壊の最終状態のもう一つの候補である裸の特異点に関する研究としては、５次元時空で形成される特異点の可視性についての研究も行った。結果としては、裸の特異点の形成されるパラメータ範囲・ブラックホールが形成されるパラメータ範囲、それぞれの特定に成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The most general second-order field equations of bi-scalar-tensor theory in four dimensions (2015)
  • Author(s): Seiju Ohashi,Tanahashi Norihiro, Tsutomu Kobayashi and Masahide Yamaguchi
  • Journal Title: JHEP Volume: 07 Issue: 7 Pages: 008-008
  • DOI: 10.1007/jhep07(2015)008
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lovelock black holes with a nonconstant curvature horizon (2015)
  • Author(s): Seiju Ohashi and Masato Nozawa
  • Journal Title: PRD Volume: D92 Issue: 6 Pages: 064020-064020
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.064020
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Causality and shock formation in general scalar-tensor theory (2015)
  • Author(s): Seiju Ohashi
  • Organizer: JGRG25
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-12-07
• [Presentation] On the Scalar hair of black holes (2015)
  • Author(s): 大橋勢樹
  • Organizer: 第16回特異点研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 東山キャンパス
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [Presentation] Multi-Scalar Extension of Horndeski Theory (2014)
  • Author(s): 大橋勢樹、棚橋典大、小林努、山口昌英
  • Organizer: JGRG24
  • Place of Presentation: 東京大学 Kabli IPMU
  • Year and Date: 2014-11-10 – 2014-11-14
• [Presentation] Existence and Non-existence of Black hole with Multi-scalar fields (2014)
  • Author(s): 大橋勢樹
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学 本庄キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [Presentation] Multi-field extension of Horndeski's theory (2014)
  • Author(s): 大橋勢樹
  • Organizer: 日本物理学会第69回春季大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] Stability of singularity formation in gravitationally collapsing space-time (2013)
  • Author(s): 大橋勢樹
  • Organizer: 日本物理学会68回秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] (In-) stability of naked singularity formation in gravitational collapse (2013)
  • Author(s): 大橋勢樹
  • Organizer: JGRG23
  • Place of Presentation: 弘前大学
  • Year and Date: 2013-09-06