2012 Fiscal Year Research-status Report
ブラックホールの観測的検証へ向けた光線および偏光の解析
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24540282
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
石原 秀樹 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80183739)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古池 達彦 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (40286646)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ブラックホール / 光線 / 測地線 / 偏光 / 光渦 |
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| Research Abstract |
時空の曲率や波面の曲率のスケールに比べて光の波長が十分短いと仮定するアイコナール近似を用いると，近似の最低次では，光の軌道はヌル測地線に従うことが示される．ヌル測地線は重力場による光の湾曲を記述し，この効果の観測は時空の曲率などの性質を調べる上で重要である．本年度は，アイコナール近似の精度を上げて光の波動的性質を取り入れることによって，偏光をもった光子の軌道がヌル測地線からずれる現象について研究した．
定常回転するブラックホールを表すカー時空では，円偏光状態にある光子が測地線からずれることによって，光線束に渦が生ずることを明らかにした．光子の測地線からのずれが波長に依存していることより，カー・ブラックホールの回転角速度，回転軸の方向などに関連した観測量が得られる可能性があることが分かった．
さらに，光の伝播方向を軸にした軌道角運動量をもつ光，いわゆる光渦がカー・ブラックホールの周りでどのように伝播するかについて研究を進め，光の軌道がヌル測地線からずれることが分かった．
ブラックホールの周りに広がった光源がある場合，光が吸い込まれて暗くなる領域の周囲に，光度の密度分布が発散する領域があることを明らかにした．これは，ブラックホール固有の特徴であり，興味深い成果である．
また，回転するブラックホールであるカー・ブラックホールにおいて赤道面上の光度分布に差ができることを発見し，その比からブラックホールの回転パラメータを決定できることを明らかにした．
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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
カー・ブラックホールの周りの円偏光をもった光の軌道の解析はほぼ完了し，光線束の渦が生成されることが分かった．
カー・ブラックホールの周りの光渦の軌道についての解析が順調に進んでいる．
広がった光源に対するブラックホールの影の周囲の光度分布についての解析がほぼ完了した．
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| Strategy for Future Research Activity |
カー・ブラックホールの周りの円偏光をもった光の軌道の解析，および，光渦の軌道についての解析の結果を系統的にまとめ，研究成果を公表する．
ブラックホールの影と，その周りの光度分布についての解析を具体的なモデルに適用し，観測量とブラックホールの質量，スピンパラメーターを結び付ける．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究打合せのための旅費として使う．
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