様々な相対論的重力現象解析に基づく重力の本質理解に向けて
| Project/Area Number |
19K03857
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
前田 恵一 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (70199610)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 一般相対性理論 / 重力波 / 修正重力理論 / ダークエネルギー / 時空特異点 / AdS/CFT対応 |
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| Outline of Research at the Start |
重力を時空の幾何学として捉える一般相対論は宇宙論、ブラックホール、重力波というまったく新しい研究分野を開拓した。本研究では三体重力系のような非可積分系のダイナミクス、特にそのような系から放出される重力波の解析により、重力の新しい側面を明らかにする。一方、超ミクロの世界と超マクロの世界の両極端で人類は大きな謎に遭遇しているが、本研究では一般相対論を超える理論や考え方によってこれらの謎解明に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力波の直接観測により新しい天文学として誕生した重力波天文学の重要な課題は、観測可能な重力波源の詳細な解析で、現在発見されている連星系合体以外の重力波源はさらに新たな情報をもたらすと期待される。本研究では、そのような新しい重力波源の1つとして注目されている階層的三体系のダイナミクスおよびその系から放出される重力波について解析を行い、その観測可能性を明らかにした。またその系における相対論的効果の影響についても詳細に考察した。階層的三体系のダイナミクスにおいては古在・Lidov機構が重要な役割をする。本年度は、特に階層的三体系が実現される可能性の高い超巨大ブラックホール近くの連星系について解析を行った。まずその研究遂行のための新しい定式化を行い、重力の非常に強いISCO(最内安定円軌道)近傍を運動する連星においても古在・Lidov振動が起こることを示した。連星が十分コンパクトな場合は規則正しい古在・Lidov振動を示すが、結合が少し弱い連星の場合、カオス的な振る舞いを示し、離心率の最大振幅や振動周期が不規則になる。また軌道傾斜角が90°に近い場合には軌道面反転も引き起こす場合があることを明らかにした。これらの系からの重力波解析は重力波天文学に重要な情報を与えると期待される。
一方、修正重力理論に関する研究においては、近年注目されている自由度２の修正重力理論に関して研究を行った。cuscuton重力理論およびその拡張理論に関して宇宙論的観測からの制限を与えた。またもう一つの拡張理論であるVCDM理論に関して、他の理論との比較および重力崩壊からのブラックホール形成過程について明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は、研究課題遂行に重要となる研究所(京都大学基礎物理学研究所・ニールスボーア研究所(コペンハーゲン)・アインシュタイン研究所(ポツダム)・API(パリ)・CENTRA/IST(リスボン)）に研究出張を行い、関連分野の多くの研究者との議論を通してこれまで進捗が遅れていた研究を推進することができ、十分の進展が見られ、かなりの成果も挙げられている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究手段が確立され後は遂行するだけで完了という重要課題が残されており、それを仕上げることで本研究をまとめる予定である。
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Report
(4 results)
Research Products
(35 results)
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[Journal Article] VCDM and Cuscuton2022
Author(s)
A. De Felice, K. Maeda, S. Mukohyama, M.C. Pookkillath
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Journal Title
e-Print: 2204.08294 [gr-qc]
Volume: -
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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