Numerical relativity studies on primordial black hole formation in different mechanisms

• Project/Area Number: 24K07027
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Rikkyo University
• Principal Investigator: 原田 知広 立教大学, 理学部, 教授 (60402773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 郡 和範 国立天文台, 科学研究部, 教授 (50565819) ; 柳 哲文 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (60467404)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2028: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2027: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: 原始ブラックホール / インフレーション / 数値相対論

Outline of Research at the Start

従来の研究では、輻射優勢期における長波長解によって宇宙論的非線形断熱ゆらぎを構築し、その時間発展を数値相対論によって原始ブラックホール形成までを追うシミュレーションが行われてきた。しかし近年では、物質優勢期や再加熱期やインフレーション期などの、初期宇宙での様々な局面での原始ブラックホール形成の可能性が議論されている。本研究ではこのような多様な状況における宇宙論的な非線形摂動論に基づいて初期条件を設定し、数値相対論を用いて時間発展を一般相対論的に計算し、 PBH 形成をシミュレーションし、PBH の性質を決定する。