Exploration of Black Hole Spacetime and High-Energy Cosmic Rays via High-Precision Solutions to the Relativistic Boltzmann Equation

• Project/Area Number: 25K01045
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Tomakomai National College of Technology
• Principal Investigator: 高橋 労太 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (40513453)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅村 雅之 筑波大学, 計算科学研究センター, 特命教授 (70183754) ; 大須賀 健 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (90386508) ; 朝比奈 雄太 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (00783771) ; 川中 宣太 東京都立大学, 理学研究科, 特任研究員 (60507838) ; 高橋 幹弥 東京工業高等専門学校, 一般教育科, 助教 (91001600)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 巨大ブラックホール / 高エネルギー宇宙線 / 輻射輸送 / ボルツマン方程式 / 相対論

Outline of Research at the Start

本研究では、Takahashi et al. (2024, ApJL, 967, L10) によって発見された光子多重散乱の厳密解を、相対論的粒子の散乱を含むより一般的な枠組みに拡張し、一般相対論的ソルバーARTISTおよびCARTOONに統合する。これにより、湾曲時空における非等方輻射場を高精度に扱うボルツマン方程式ソルバーを開発し、巨大ブラックホールおよび高エネルギー宇宙線源近傍の物理環境の再現を試みる。これにより、巨大ブラックホール形成過程の解明、ブラックホール・シャドウに現れる重力効果の解明、高エネルギー宇宙線の伝搬過程ならびに起源の特定につながる貢献することを目指す。