| Project/Area Number |
22K03611
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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 | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
伊形 尚久 学習院大学, 理学部, 助教 (40711487)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | ブラックホール / 一般相対論 / ダークマター / 近点シフト / 相対論 / 重力 / 宇宙物理 |
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| Outline of Research at the Start |
ブラックホールシャドウが観測されたことにより、ブラックホールと思われる中心天体の正体を明らかにすることが喫緊の課題となっている。しかしながら、理論側に目をやると、観測と相容れないブラックホールの概念を改善できる見通しは未だに立っておらず、観測を十分にサポートできていないのが現状である。現在の概念を受け入れてブラックホールである証拠を可能な限り確かなものにするための方法を突き詰めると、ブラックホールではない可能性を追求し続けて、それを否定し続けることが唯一の方法であるという結論に到達する。これを具体化するべく本研究では、ブラックホールを同定するための理論的な枠組みの構築を目的とした研究を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究において, 静的球対称なシュバルツシルトブラックホールの周囲に, 同じ対称性をもつ物質場(アインシュタインクラスター)を配置したアインシュタイン方程式に無矛盾な時空解の構成法を発展させた. 本研究で対象としているこうしたブラックホールと物質場の複合系は, 天の川銀河の中心付近で実現されていると想定されるが, 一般には角運動量をもつと考えられる. ブラックホールの回転による時空の引きずりおよび物質場の回転運動は, その領域を運動する恒星に影響を与える. こうした観点から今年度は, 前年度の結果を一般化し, 定常軸対称な時空計量のアンザッツのもとでブラックホールと物質場の複合系をアインシュタイン方程式の解として無矛盾に表す時空解の構成について研究を行った. これにより, 2+1次元時空における定常軸対称なアインシュタインクラスターとブラックホールの複合系を記述する一般解を得ることができた. この解の具体的な表示を与えるとともに, 解のパラメーターの分類やエネルギー条件によるパラメーター領域の制限などを系統的に行った. 恒星の運動を考察するための土台となる背景時空解を構成することができた.
また今年度は, 静的球対称な時空における準円軌道の近点シフト角の一般公式を導出した. この公式は, 時空の曲率テンソル・準円軌道の中心半径・重力質量で表せることが明らかになった. これにより重力理論を限定することなく, 準円軌道の近点シフト角の議論が行える枠組みを構築した. また物理的に重要となるいくつかの極限を明らかにした. その中で弱場かつ物質場が拡がった状況において, 近点シフトを特徴づける指標が能動的重力質量密度と臨界質量密度の比で与えられることを明らかにした. これらの結果を銀河中心領域および太陽系に適用して, 恒星軌道上にある暗黒成分について制限をつけた.
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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
ブラックホールを含むより一般的な静的球対称時空における準円軌道の近点シフト角の一般公式を与えたことは, 当該研究計画で想定しているブラックホールを同定するための理論的枠組みの一つとして機能すると考えられるため.
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画で予定していたブラックホールとダークマター分布を統一的に記述するモデルをより現実的な系に近い時空解に近づけることができた. これに基づいて, 恒星の運動に対する物質場の回転運動の影響を考察する. さらに定常軸対称な時空における準円軌道の一般公式について考察を進める.
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