Dynamics of rotating black holes in AdS
Project/Area Number |
20K03976
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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Research Institution | Nihon University |
Principal Investigator |
村田 佳樹 日本大学, 文理学部, 准教授 (00707804)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 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 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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Keywords | 相対論 / 一般相対論 / ブラックホール |
Outline of Research at the Start |
漸近AdS時空中における一般相対論の研究は十分進んでいるとは言えず、特に回転ブラックホールの非線形ダイナミクスに関してはほとんど理解されていない。本研究では、回転ブラックホールの不安定性の非線形ダイナミクスを解き、その終状態を特定する。我々はまず、終状態の候補の一つである共鳴ブラックホール解を構成し、AdS時空における回転ブラックホールの相図を決定する。次に、共鳴ブラックホールの安定性解析を行い、終状態の候補となるブラックホール解を特定する。最終的に非線形シミュレーションを実行し、回転ブラックホール不安定性の非線形ダイナミクスの終状態を決定する。特に、宇宙検閲官仮説が破れるかどうかを精査する。
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Outline of Annual Research Achievements |
我々は、6次元の等角運動量Myers-Perry black stringに焦点を当て、回転black stringの安定性に対する重力摂動の超放射散乱の影響を調べた。その結果、高速回転するblack stringは、その長さがある閾値より小さい場合は、重力超放射モードに対して不安定になることがわかった。この不安定性は、black stringの方向に沿った運動量が、超輻射モードの閉じ込めを可能にするポテンシャル障壁を作ることによって起こる。しかし、5次元のMyers-Perryブラックホールは安定な粒子軌道を持たないため、他の既知の超輻射不安定性とは異なり、このblack stringは方位角モード数が十分に大きい摂動に対して安定である。あるパラメータでは、この不安定性はGregory-Laflamme不安定性と競合するが、それ以外では独立して存在する。この不安定性は縮退しており、複数の定常解に分岐する。超放射不安定性の発生から生じる回転弦の2つの異なるファミリーblack resonator stringとhelical black stringを構築した。我々は、5次元のKerr black stringには同様の不安定性が存在するが、D>6の等角運動量Myers-Perry black stringには存在しないことを論じた。
超放射は、回転または荷電したブラックホールによって引き起こされる波動増幅過程として知られている。我々は、漸近的にAdS空間におけるブラックホールの超放射は、エネルギー抽出の能力によって特徴付けることができることを発見した。具体的には、Reissner-Nordstrom-AdS4とKerr-AdS4から、AdS境界の適切な時間依存境界条件下でエネルギーを抽出できることを実証することが出来た。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究計画で行って来たことを起点として、上で述べたような、「新しいブラックストリングの不安定性の発見」・「black resonator string解の発見」・「helical black string解の発見」といった幅広い研究につなげることが出来たため。また、一般相対論ではよく知られていたブラックホールの超放射条件は、AdS/CFT対応を通して場の理論で解釈すると、エネルギーが熱状態から抽出できるかどうかの条件に対応することが発見されたため。
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Strategy for Future Research Activity |
1.高い振動数を持つ共鳴ブラックホール解の構成: 共鳴ブラックホールは、定在重力波の持つ固有振動数で特徴付けされる。先行研究で超放射不安定性の終状態として予言されているのは、固有振動数が無限に大きい共鳴ブラックホール解である。よって、我々は特に高振動数を持つ共鳴ブラックホールを構成する。共鳴ブラックホールの相図を決定し、熱力学的な安定性を調べる。 2.超放射不安定性の非線形シミュレーション: SU(2)対称性を保つ条件下で、超放射不安定性の非線形時間発展を追う。終状態のブラックホール解を特定し、そ れが場の理論側でどのような相に対応しているのかを決定する。裸の特異点が形成された場合は、それが場の理論側でどのようなシグナルとして現れるかを調べる。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)