| Project/Area Number |
20K14467
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Meiji University (2023)
Kyoto University (2020-2022) |
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Principal Investigator |
小笠原 康太 明治大学, 理工学部, 助教 (30869045)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 一般相対性理論 / ブラックホール |
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| Outline of Research at the Start |
近年，連星ブラックホールからの重力波が初観測された後，電磁波観測によってブラックホールシャドウの初撮像に成功した．今後はますます詳細・精密で，多様なブラックホール観測の時代が訪れようとしている．このような時代において，ブラックホールを特徴付ける「事象の地平面」近傍における物理現象の理解が重要となるであろう．
そこで本研究では，回転ブラックホールからのエネルギー引き抜き過程を研究する．ブラックホール近傍で実現される高エネルギー物理現象の駆動源としての可能性を探り，観測に対して理論的な予言を提示したい．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年にM87銀河中心のブラックホール候補天体がつくるシャドウが初観測された．この天体は高速回転している可能性が指摘されており，本研究対象である回転ブラックホールが有力候補である.中心天体がブラックホールであるか否かを決定するためには，ブラックホールを特徴付ける事象の地平面近傍からの情報を得られる観測可能量を見いださなければならない.そこで本研究では，先述のブラックホールシャドウに関連する，事象の地平面近傍からの脱出現象に関する考察を進めている.
ブラックホール近傍における光の運動や脱出可能性の特徴をより正確に捉えるために，「near-horizon geometry」とよばれる，ブラックホールの地平面近傍の高い対象性を反映した解析手法を用いた光の脱出確率の計算を行った．この結果，高速回転するブラックホールでは地平面のごく近傍からでも一定数の光が遠方まで脱出可能であることがわかった．光の脱出確率には光源の固有運動が大きく影響していることも明らかになった．宇宙物理学的に重要となる最内安定円軌道を取る光源から放たれる光は，ブラックホールのごく近傍まで50%を超える脱出確率を示し続けることがわかった．
ブラックホールからのエネルギー引き抜き過程において，ブラックホール時空がどのような反作用効果を受けるのか，その解析的定式化に関する研究も行った．電荷を持つ球対称ブラックホール時空を背景時空とし，電荷を持つスカラー場によるエネルギー引き抜き仮定を記述する解の構築を進めている．
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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
当初の計画通りに研究が進展しているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
ブラックホール近傍からの光の脱出確率の研究では，光源の固有運動による効果を明らかにし，観測可能量に対するより正確な理論的予言を与えていく．
電荷を持つ球対称ブラックホール時空からのエネルギー引き抜き過程では，背景時空への反作用効果を取り入れたエネルギー運動量テンソルを構築し，ブラックホール摂動論の手法を利用して，ブラックホールの質量と電荷がどのように変化していくかを計算する．
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