2021 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study of the mass and angular momentum distribution of primordial black holes
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19H01895
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
柳 哲文 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (60467404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大川 博督 早稲田大学, 高等研究所, 准教授(任期付) (40633285)
原田 知広 立教大学, 理学部, 教授 (60402773)
佐々木 節 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (70162386)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 原始ブラックホール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに積み上げてきた数値計算コードを整理し，格子細分化法を導入することで，輻射優勢期における回転を含めた原始ブラックホール(PBH:Primordial Black Hole)形成シミュレーションを可能にした．これにより，非等方性の影響や，球対称の場合に確認されている臨界重力崩壊現象の実現性等，今後のより詳細な非球対称PBH形成ダイナミクスの研究に道筋をつけた．
近似的なPBHの角運動量分布の見積もりを応用し，PBH連星における有効スピンの初期統計性を理論的に明らかにした．この有効スピンは連星ブラックホール合体からの重力波の観測における観測量の一つであり，重要な研究実績の一つである．また，今後のより一般的な状況でのPBH連星スピンの統計的取り扱いに道筋をつけた点でも大きな意義を持つ．
PBH形成において標準的なシナリオは輻射優勢期における形成であり，そのダイナミクスにおいては輻射流体の圧力勾配と重力が大きな要素となるが，初期宇宙における一時的な物質優勢期におけるPBH形成においては，圧力が小さいため，物質要素の速度分散が無視できないと期待されている．本研究ではこの速度分散の効果を始めて見積もり，重力崩壊する系の非等方性や回転によってブラックホール形成が阻害される効果と同等の効果が期待されることを明らかにした．これは今後の物質優勢期におけるPBH形成のより詳細な研究を行う上で重要な研究成果である．
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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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