2021 Fiscal Year Annual Research Report
New developments of gravity theory research in gravitational wave physics / astronomy
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
17H06359
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
向山 信治 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (40396809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 恵一 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (70199610)
浅田 秀樹 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50301023)
須山 輝明 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20456198)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 宇宙物理 / 天文学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膨張宇宙でスカラー場の微分が時間的な背景におけるスカラーテンソル理論を記述する有効場の理論は、EFT of inflationあるいはEFT of dark energyと呼ばれ、Planckチームなどによる解析にも採用されているが、それは向山が共同研究者とともに構成したゴースト凝縮の理論を平坦時空から膨張宇宙に拡張したものである。本研究で向山は、これらの有効場の理論をスカラー場の微分が時間的な任意の背景に拡張することに世界で初めて成功し、スカラーテンソル理論におけるブラックホールの摂動の解析に応用した。
前田は、階層的三体問題（特に超巨大ブラックホールまわりの連星系)におけるKozai-Lidov効果の相対論的影響について調べ、2つの振動相の混合の様子について詳細に解析し、重力波観測にどのように影響するかを議論した。また、近年注目されている自由度２の修正重力理論も研究した。
浅田は、強重力場中の重力レンズ現象を正確に記述する手法を与えるため、ドジッター背景での重力レンズ方程式の近似を用いない定式化をおこなった。また、安定な光球周りでの光線の曲がり角には大角度散乱極限が存在しないことを見出した。そして、周期的重力波のレーザー干渉計観測に対して、各偏波ごとに分離した波形を時間領域で再現する方法を初めて発見した。また、PTAを用いた重力波探査のため、波面の曲率を取り込んだ定式化をした。
須山は、ダークマター密度揺らぎによって重力レンズされる重力波の振幅と位相の分散の間に揺らぎのパワースペクトルの形に依存しない普遍的な関係式が成り立つことを示した。また、重力波観測で得られた有限個の連星ブラックホール合体イベントからブラックホール質量分布が時間進化するかどうかを判定する方法論を提唱した。ダークマターが軽いスカラー場であるシナリオについて、LIGO O3のデータにより制限を与えた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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