初期宇宙における原始ブラックホールの形成とその宇宙論的帰結

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11740146
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 横山 順一 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50212303)
• Keywords: 原始ブラックホール / 宇宙論 / 元素合成 / インフレーション / 密度揺らぎ

Research Abstract

本年度は、前年度に行った、蒸発中の原始ブラックホールが放出する高エネルギー粒子が初期宇宙の元素合成に与える影響の解析を引き続き行うとともに、その成果を第20回相対論的宇宙物理学に関するテキサスシンポジウムにおいて発表した。主たる結果は、質量一億ないし百億グラムの原始ブラックホールの生成量が、生成時の宇宙の全エネルギー密度に対し、10^<-20>以下に制限される、ということである。また、原始ブラックホール形成を目途として行ったインフレーション中に非スケール不変密度揺らぎを生成する研究の応用として、ダブルインフレーションを考えることにより、小スケールの揺らぎの振幅を抑制することが可能になり、それによって矮小銀河問題が説明できることを示した。あわせて超重力理論において現実的なダブルインフレーションモデルの構築を行った。さらに、インフレーション中にインフレーションを起こすスカラー場がポテンシァルの極値点を通過する際には、通常の解析法では密度揺らぎの振幅が発散し、原始ブラックホールの生成に好都合であることが知られていたが、減衰モードまで含めた正しい解析を行うことによって、そのような発散は実際には起こらないことを示した。これによって、原始ブラックホール形成が可能になるような密度揺らぎのスペクトルをインフレーションによって与えるには、私が先に提案したカオティックインフレーションモデルのような状況が必須であることがわかった。

Research Products

• [Publications] 横山順一: "Inflation and the dwarf galaxy problem"Physical Review D. 62. 123509-(6) (2000)
• [Publications] 瀬戸直樹,横山順一: "Sample variance of the higher-order cumulantes of cosmic density and velocity fields"Publications of the Astronomical Society of Japan. 52. 749-757 (2000)
• [Publications] 山口昌英,横山順一: "New inflation in supergravity with a chaotic initial condition"Physical Review D. 63. 043506-(5) (2001)
• [Publications] 横山順一,郡和範: "Primordial Nucleosynthesis with Hadron Injection from Low-Mass Primordial Black Holes"Proc.20th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics. (印刷中). (2001)
• [Publications] 横山順一 他: "大学院宇宙物理I,II"講談社サイエンティフィク(印刷準備中). (2001)