2002 Fiscal Year Annual Research Report

相対論的力学系の物理と重力波天文学

Research Project

Project/Area Number	14047216
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	前田恵一早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)
Keywords	重力波 / 一般相対論 / カオス / 相対論的力学系 / 重力波天文学 / ブラックホール / 連星中性子星 / 相対論的天体
Research Abstract	宇宙におけるブラックホールや中性子星などの相対論的天体およびその近傍における物理現象の基礎過程の解明は、X線星、ガンマー線バースト、ジェット現象などの詳しい観測とともに、ここ数年、非常に重要になっている。なかでも、強い重力場の存在する場合の研究はその重要性を増しているが,解析の困難さのため限定された状況のもとでしかなされていない。そこで本研究では,相対論的天体の動力学的性質,および連星中性子星から発生する重力波の振る舞いに着目し研究を行い,重力波を含んだ一般相対論における非線型動的現象の系統的な解析を行っている.重力波に注目した理由は,それがより強い重力源の情報をもたらす唯一の手段であるからである.過去の研究で重要な成果としては,連星系における天体の自転(スピン)が系の力学的振る舞いに大きな影響を与えるという事実を明らかにしたことである.実際,天体の自転により系は非可積分になり,ある状況でカオス的振る舞いが現れる.またそのことが重力波観測に与える影響について考察した.最近ではこれらの研究を元に,重力波観測における非線形現象特にカオスの役割に関し,LevinやSchnittmanおよびRatioたちの間で活発な論争が繰り広げられることとなった.このような状況で,本研究ではカオス力学系からの重力はがもたらす情報について系統的な解析を行っている.カオスの役割を明確にするため,最も簡単な系として質点と無限に薄いディスクの共存系を解析した.そのような系のつくる背景重力場内の質点の運動,およびそこから出てくる重力波の解析を行った.質点が十分重い場合と非常に軽い場合に両極端では系は可積分になる.カオス的でない系からの重力波でもフラックスや波形には複雑な振る舞いを示すものがあるが,カオス系の重力波は,波のエネルギースペクトルを調べると特有の性質を持つことがわかった.

Research Products
(9 results)

All Other

All Publications (9 results)

[Publications] H.Sotani, K.Tominaga, K.Maeda: "Density Discontinuity of a Neutron Star and Gravitational Waves"Physical Review. D65. 024010 (2002)
[Publications] D.Langlois, K.Maeda, D.Wands: "Conservation Laws for Collisions of Branes and Shells in General Relativity"Physical Review Letters. 88. 181301 (2002)
[Publications] T.Tatekawa, M.Suda, K.Maeda, M.Morita, H.Anzai: "Perturbation theory in Lagrangian hydrodynamics for a cosmological fluid with velocity dispersion"Physical Review. D66. 064014 (2002)
[Publications] H.Maeda, J.Koga, K.Maeda: "Uniqueness of Selfsimilar Asymptotically Friedman-Robertson-Walker Space-Time in Brans-Dicke Theory"Physical Review. D66. 087501 (2002)
[Publications] S.Mizuno, K.Maeda, K.Yamamoto: "Dynamics of Scalar field in a Brane World"Physical Review. D67. 023516 (2003)
[Publications] K.Maeda: "The Einstein Equations on a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 59-90 (2003)
[Publications] S.Mizuno, K.Maeda: "Natural Quintessence Scenario in a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 252-258 (2003)
[Publications] N.Okuyama, K.Maeda: "Five-dimensional Black Hole and Particle Solution with Non-Abelian Gauge Field"Physical Review. D(掲載予定). (2003)
[Publications] Y.Fujii, K.Maeda: "The Scalar-Tensor Theory of Gravitation"Cambridge Univ. Press (UK). 240 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

相対論的力学系の物理と重力波天文学

Principal Investigator

前田 恵一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)

Research Products

[Publications] H.Sotani, K.Tominaga, K.Maeda: "Density Discontinuity of a Neutron Star and Gravitational Waves"Physical Review. D65. 024010 (2002)

[Publications] D.Langlois, K.Maeda, D.Wands: "Conservation Laws for Collisions of Branes and Shells in General Relativity"Physical Review Letters. 88. 181301 (2002)

[Publications] T.Tatekawa, M.Suda, K.Maeda, M.Morita, H.Anzai: "Perturbation theory in Lagrangian hydrodynamics for a cosmological fluid with velocity dispersion"Physical Review. D66. 064014 (2002)

[Publications] H.Maeda, J.Koga, K.Maeda: "Uniqueness of Selfsimilar Asymptotically Friedman-Robertson-Walker Space-Time in Brans-Dicke Theory"Physical Review. D66. 087501 (2002)

[Publications] S.Mizuno, K.Maeda, K.Yamamoto: "Dynamics of Scalar field in a Brane World"Physical Review. D67. 023516 (2003)

[Publications] K.Maeda: "The Einstein Equations on a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 59-90 (2003)

[Publications] S.Mizuno, K.Maeda: "Natural Quintessence Scenario in a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 252-258 (2003)

[Publications] N.Okuyama, K.Maeda: "Five-dimensional Black Hole and Particle Solution with Non-Abelian Gauge Field"Physical Review. D(掲載予定). (2003)

[Publications] Y.Fujii, K.Maeda: "The Scalar-Tensor Theory of Gravitation"Cambridge Univ. Press (UK). 240 (2003)

前田恵一早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)