2020 Fiscal Year Research-status Report
回転ブラックホール近傍における高エネルギー現象の探求
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20K14467
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小笠原 康太 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD) (30869045)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ブラックホール / 一般相対性理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年にM87銀河中心のブラックホール候補天体がつくるシャドウが初観測された．この中心天体は高速回転している可能性が指摘されており，本研究対象である回転ブラックホールが有力候補である．中心天体がブラックホールであるか否かを決定するためには，ブラックホールを特徴付ける事象の地平面近傍からの情報を得られる観測可能量を見いださなければならない．そこで本研究では，先述のブラックホールシャドウに関連する，事象の地平面近傍からの脱出現象に関する考察を進めている．
今年度は当初の予定通り，一般相対性理論における回転ブラックホール解であるKerrブラックホール時空において，事象の地平面近傍からの放たれた光の脱出確率と，遠方での赤方偏移の解析を行った．地平面近傍から光を放出する光源を非赤道面に拡張し，光が遠方まで脱出可能なパラメータ領域を解析的に完全分類し可視化する手法を定式化した．この定式化は背景時空をKerrブラックホール時空から異なるブラックホール時空に変更した場合にも適応可能な手法である．この成果としては，光源が赤道面から離れるにつれて，すなわち回転軸に近づくにつれて，脱出可能なパラメータ領域が小さくなり，脱出確率も小さくなることを明らかにした．さらに，脱出確率の振る舞いが定性的に変わる臨界角を導出した．この臨界角は，回転ブラックホール近傍で起こる高エネルギー粒子衝突の文脈においても重要であると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，Kerr時空における粒子の運動解析を行い，遠方への脱出確率の定式化を計画していた．これらの計画が予定通りに進展しているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，背景時空をKerr時空からKerr-Newman時空へと拡張した脱出確率の定式化を行う．また，高エネルギー粒子衝突などの回転ブラックホール近傍における高エネルギー現象と対応付けた解析も計画している．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大による影響で，予定していた研究会や学会への参加がキャンセルになったため．この間に報告できなかった研究成果を，次年度に報告するための出張費用として使用することを計画している．
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