2017 Fiscal Year Research-status Report

重力波観測における逆問題の定式化および修正重力理論の検証への応用

Research Project

Project/Area Number	17K05431
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	浅田秀樹弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50301023)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	宇宙物理学 / 重力理論 / 相対論
Outline of Annual Research Achievements	aLIGOおよびVIRGOによる重力波の本格的観測が始まり、日本のKAGRAによる本格観測も間もなく始動するいま、様々な重力理論の実験的検証が注目されている。修正重力理論もしくは新奇なエネルギーの形態を仮定して、ヌル測地線の基礎的性質を明らかにした。通常の重力レンズは必ず集光が起きるという意味で、凸型の光学レンズとの類似がある。本研究では、通常型でない光の伝播(凹型重力レンズ)のサーべイ的な研究を行なった(Asada, 2017)。この凹型重力レンズの出現は、ある種のエネルギー条件の破れを要するため、奇妙な形態のエネルギーの導入もしくは重力理論の修正と関連する事が容易に想像される。具体的には、マイクロレンズ、弱レンズのシアなどを、北村らと共に提案した逆ベキ模型(Kitamura, Nakajima and Asada, 2013)を用いて解析した。また、一般相対性理論には、ベクトル型の重力場も内包する。しかし、このベクトル型の重力の効果は、Gravity Probe B実験により、ようやく存在が実証されたばかりで、検証の余地が多く残されている。特に、ブラックホールのような強場周りでのベクトル型の重力場の検証を通じて、新しい重力理論の実験的証拠が見つかるかもしれない。微分幾何における「ガウス・ボネ定理」を応用することで、重力レンズに関して、おもに相対論的な重力場におけるべクトル型重力場由来の曲がり(gravitomagnetism)についての高精度な理論予測を可能にする計算手法を展開した(Ono, Ishihara, Asada, 2017)。太陽の自転角運動量による光の曲がり角への補正、および銀河中心ブラックホールのスピンによる余剰な曲がり角などを定量的に見積もり、その補正が次世代の天文観測の精度内であることを初めて指摘した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初年度に予定通りの研究成果が出たため。
Strategy for Future Research Activity	初年度は重力場中のヌル測地線の研究に重点を置いていた。今後は、その成果を発展させて、重力波の諸性質の研究を推進させたい。
Causes of Carryover	スケジュールが合わなくなり、予定した海外出張を行なわなかったため。ただし、国内で開催された国際会議で研究打合せが行なえたので、初年度の研究遂行に支障は無かった。