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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Theoretical prediction for the spin of primordial black holes

Research Project

Project/Area Number 19K03876
Research InstitutionRikkyo University

Principal Investigator

原田 知広  立教大学, 理学部, 教授 (60402773)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Keywordsブラックホール / 初期宇宙 / 原始ブラックホール / 一般相対論 / スピン
Outline of Annual Research Achievements

2023年度には、次のような論文を査読を経て学術雑誌に発表した。
(1) Parth Bambhaniya(アハメダバード大)らとともに我々の銀河系中心近傍を運動する星S2の軌道の観測データから、銀河中心天体がスカラー場をもつ裸の特異点である可能性を議論した。(2) 伊形尚久助教(学習院大)らとともに、ブラックホール周りに暗黒物質が存在する場合の近点移動について論じ、S2の軌道の観測データから暗黒物質の密度に対する観測的上限を求めた。(3) 伊形助教らとともに球対称静的時空における準円軌道の近点移動に関する一般公式を導出し、能動的重力質量密度が重要な役割を果たすことを示した。(4) 柳哲文講師(名大)らとともに原始ブラックホール形成において重要な役割を果たす圧縮度関数を再検討し、元々の定義が本来意図した量とは異なっていることを示した。(5) 斎藤大生氏(名大)らとともに宇宙の状態方程式が輻射流体よりも柔らかい場合に生成される原始ブラックホールのスピンは、輻射流体優勢宇宙の場合よりも大きくなることを示した。(6) 石井貴昭助教(立教大)らとともに負の宇宙項からなる反ドシッター時空中のスカラー場系のブラックホールについて、無限遠でロビン境界条件を課した場合の相転移について調べた。(7) 中尾憲一教授(大公大)らとともに重力崩壊を経ずに真空の凝縮によって生成されるグラヴァスターが熱的な放射をすることを示した。
研究期間全体の研究成果について、詳細に述べるには字数が少なすぎるが、本研究の中心的な課題である原始ブラックホールのスピンに関わる研究論文を3編、またそれと密接に関わる原始ブラックホールの形成に関わる研究論文を5編、それぞれ研究期間中に査読を経て国際的な学術誌に掲載されるに至り、大きな成果を上げることができた。

  • Research Products

    (20 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Ahmedabad University/Charusat University/IIT Kharagpur(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      Ahmedabad University/Charusat University/IIT Kharagpur
  • [Int'l Joint Research] Dalhousie University(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      Dalhousie University
  • [Journal Article] Relativistic orbits of S2 star in the presence of scalar field2024

    • Author(s)
      Bambhaniya Parth、Joshi Ashok B.、Dey Dipanjan、Joshi Pankaj S.、Mazumdar Arindam、Harada Tomohiro、Nakao Ken-ichi
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 84 Pages: 124

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-024-12477-3

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Periapsis shifts in dark matter distribution around a black hole2023

    • Author(s)
      Igata Takahisa、Harada Tomohiro、Saida Hiromi、Takamori Yohsuke
    • Journal Title

      International Journal of Modern Physics D

      Volume: 32 Pages: 2350105

    • DOI

      10.1142/S0218271823501055

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] General formulae for the periapsis shift of a quasi-circular orbit in static spherically symmetric spacetimes and the active gravitational mass density2023

    • Author(s)
      Harada Tomohiro、Igata Takahisa、Saida Hiromi、Takamori Yohsuke
    • Journal Title

      International Journal of Modern Physics D

      Volume: 32 Pages: 2350098

    • DOI

      10.1142/S0218271823500980

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spins of primordial black holes formed with a soft equation of state2023

    • Author(s)
      Saito Daiki、Harada Tomohiro、Koga Yasutaka、Yoo Chul-Moon
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 2023 Pages: 030~030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/07/030

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Revisiting compaction functions for primordial black hole formation2023

    • Author(s)
      Harada Tomohiro、Yoo Chul-Moon、Koga Yasutaka
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Pages: 043515

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.043515

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hairy black holes in AdS with Robin boundary conditions2023

    • Author(s)
      Harada Tomohiro、Ishii Takaaki、Katagiri Takuya、Tanahashi Norihiro
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2023 Pages: 106

    • DOI

      10.1007/JHEP06(2023)106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radiative gravastar with thermal spectrum: Sudden vacuum condensation without gravitational collapse2023

    • Author(s)
      Nakao Ken-ichi、Okabayashi Kazumasa、Harada Tomohiro
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 107 Pages: 084036

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.084036

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Revisiting compaction functions for primordial black hole formation2024

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      Gravity and Cosmology 2024
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 零質量スカラー場系における定常軸対称解について2024

    • Author(s)
      原田知広
    • Organizer
      ブラックホール 磁気圏研究会 2024
  • [Presentation] Primordial black hole formation from cosmological perturbations: recent developments2023

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      Future Perspectives on Primordial Black Holes
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Revisiting compaction functions for primordial black hole formation2023

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      The 32nd Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Revisiting compaction functions for primordial black hole formation2023

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      Focus Week on Primordial Black Holes
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Primordial black hole formation from cosmological perturbations2023

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      Gravitational Wave Probes of Physics Beyond Standard Model
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Periapsis shift of a quasi-circular orbit in a static spherically symmetric spacetime and the active gravitational mass density2023

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      Black Hole and Gravitational Waves -- from modified theories of gravity to data analysis --
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The periapsis shift of a quasi-circular orbit in a static spherically symmetric spacetime and the active gravitational mass density2023

    • Author(s)
      Tomohiro Harada
    • Organizer
      XV International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology (ICGAC15)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 静的球対称時空における準円軌道の近点移動の一般公式と能動的重力質量密度2023

    • Author(s)
      原田知広
    • Organizer
      日本物理学会第78回年次大会
  • [Presentation] Periapsis shift of a quasi-circular orbit in static spherically symmetric spacetimes and the active gravitational mass density2023

    • Author(s)
      原田知広
    • Organizer
      第24回特異点研究会
  • [Remarks] 原始ブラックホールについて

    • URL

      https://www2.rikkyo.ac.jp/web/harada/pbh_kaken.pdf

URL: 

Published: 2024-12-25  

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