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重力波の余剰な偏波の検証法の定式化と重力理論模型への制限

Research Project

Project/Area Number 20K03963
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

浅田 秀樹  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50301023)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords重力理論 / 重力波 / 宇宙物理 / 宇宙論
Outline of Research at the Start

LIGO-Virgoと我が国のKAGRA望遠鏡による国際共同の重力波観測に対する理論研究を遂行します。電磁波(光)と同じように重力波にも波が変動する特定の方向(偏波)があります。重力波偏波の直接測定は未だなされていません。本研究では、上記の重力波観測による偏波の直接測定を可能にする定式化および手法を開発します。この手法によって、一般相対性理論をこえる重力理論模型の新しい検証が拓けます。

Outline of Annual Research Achievements

NanoGravチームなど、複数のパルサータイミングアレイを用いた観測チームが、2023年6月、ナノヘルツ重力波の証拠を公表した。彼らの検出が確定すれば、その重力波の波長は数光年もの長さをもつため、パルサータイミングアレイは宇宙を探査するユニークなツールを我々に与える。なかでも、存在が示唆されている超大質量ブラックホール連星や宇宙初期のインフレーションによる背景重力波などが、そのナノヘルツ重力波の起源として有力である。しかし、超大質量ブラックホール連星からの重力波は、先行研究の多くでは、簡単のため平面波近似されていた。しかし、数十Mpc以内の比較的に近傍にある超大質量ブラックホール連星からの重力波は、波面の曲率が無視できない。この重力波の波面の曲率には、重力波からその波面までの距離の情報が含まれている。大雑把にいえば、球面の半径は、中心から球の表面までの距離だからである。そこで、我々のグループでは、近似を用いることなく、超大質量ブラックホール連星のようなコンパクトな領域から放射される長波長の重力波による、パルサータイミングの遅延を定式化することに初めて成功した(Kubo, Yamahira and Asada, Astrophysical J. 2023)。この定式化は、重力波源の方向だけでなく、そこまでの距離の効果も考慮している。したがって、我々の定式化を用いることで、原理的には、比較的近傍の超大質量ブラックホール連星までの距離をパルサータイミングアレイを用いて推定できることが期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

パルサータイミングアレイを用いて比較的近傍の超大質量ブラックホール連星までの距離を推定可能とする定式化に成功したため。

Strategy for Future Research Activity

今回の研究は、地球(地上の電波望遠鏡)と単一のパルサーの間の重力波の遅延効果を定式化したものである。実際のパルサータイミングアレイは、多数のパルサーの間の相関を取るものである。よって、今後、今回の成果を多数のパルサーペアを観測する状況に発展させる予定である。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (8 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Collinear and triangular solutions to the coplanar and circular three-body problem in the parametrized post-Newtonian formalism2023

    • Author(s)
      Nakamura Yuya , Asada Hideki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 107 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.044005

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulsar Timing Response to Gravitational Waves with Spherical Wavefronts from a Massive Compact Source in the Quadrupole Approximation2023

    • Author(s)
      Ryousuke Kubo, Kakeru Yamahira, Hideki Asada
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 946 Issue: 2 Pages: 76-76

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acc027

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gravitational lens on a static optical constant-curvature background: Its application to Weyl gravity model2023

    • Author(s)
      Keita Takizawa, Hideki Asada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.104055

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Equivalence between definitions of the gravitational deflection angle of light for a stationary spacetime2023

    • Author(s)
      Kaisei Takahashi, Ryuya Kudo, Keita Takizawa, Hideki Asada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Issue: 12

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.124011

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Earth rotation and time-domain reconstruction of polarization states for continuous gravitational waves from a known pulsar2022

    • Author(s)
      Naoto Kuwahara, Hideki Asada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 106 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.024051

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nondivergent deflection of light around a photon sphere of a compact object2022

    • Author(s)
      Ryuya Kudo, Hideki Asada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.084014

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gravitational lens on de-Sitter background2022

    • Author(s)
      Keita Takizawa, Hideki Asada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.084022

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iterative solutions for the gravitational lens equation in the strong deflection limit2021

    • Author(s)
      Keita Takizawa, Hideki Asada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 103 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.104039

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gravitational lens without asymptotic flatness: Its application to Weyl gravity2020

    • Author(s)
      Takizawa Keita、Ono Toshiaki、Asada Hideki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 102 Issue: 6 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.064060

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gravitational deflection angle of light: Definition by an observer and its application to an asymptotically nonflat spacetime2020

    • Author(s)
      Takizawa Keita、Ono Toshiaki、Asada Hideki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 101 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.104032

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 定常円筒対称時空における螺旋光子軌道族とその幾何的性質2023

    • Author(s)
      工藤龍也, 浅田秀樹
    • Organizer
      日本物理学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 漸近的に平坦でない時空における光の曲がり:手法の比較と妥当性2023

    • Author(s)
      瀧澤奎太, 浅田秀樹
    • Organizer
      日本物理学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 光学的定曲率空間を背景とするMannheim-Kazanas解における光の曲がり2023

    • Author(s)
      瀧澤奎太、浅田秀樹
    • Organizer
      日本物理学会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Photon cylinderの定義と諸性質2023

    • Author(s)
      工藤龍也,浅田秀樹
    • Organizer
      日本物理学会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 光学的定曲率空間を背景とする重力レンズ2022

    • Author(s)
      瀧澤 奎太、浅田 秀樹
    • Organizer
      日本物理学会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 静的円筒対称時空の強重力領域における光の振る舞い2022

    • Author(s)
      工藤龍也,浅田秀樹
    • Organizer
      日本物理学会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ドジッター背景での重力レンズ2022

    • Author(s)
      瀧澤 奎太、浅田 秀樹
    • Organizer
      日本物理学会第77回年会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 光球近傍で散乱される光の散乱角の振る舞い2022

    • Author(s)
      工藤 龍也、浅田 秀樹
    • Organizer
      日本物理学会第77回年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] 三体問題2021

    • Author(s)
      浅田秀樹
    • Total Pages
      264
    • Publisher
      講談社
    • ISBN
      9784065228449
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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