2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of light ray and polarization towards observational verification of black holes
| Project/Area Number |
24540282
|
|---|
| Research Institution | Osaka City University |
|---|
Principal Investigator |
石原 秀樹 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80183739)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古池 達彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (40286646)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | ブラックホール / コンパクト天体 / 重力レンズ / 一般相対論 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙においてブラックホール候補天体はたくさん発見されているが，事象の地平線をもつという意味のブラックホールを観測的に検証することは困難である．ブラックホール天体を観測的に検証するためには，一般相対論で記述されるブラックホール時空の周りで起こる物理現象を観測することであるが，ブラックホールの周りの特徴的な現象として，粒子の最内安定円軌道の存在や，光の束縛軌道の存在がある．
一般的なブラックホールであるKerrブラックホールは，定常軸対称性を表すキリングベクトルに加えて，キリングテンソルをもつので，粒子や光の測地線に沿って３つの保存量が存在するので，軌道を積分系の形で求めることができる．
この性質を用いてKerrブラックホールにおける光の束縛軌道を求め，その安定性を定量的に評価した．その結果，ブラックホールの撮像観測で期待される「ブラックホールの影」の周りに明るいリング状の明輪が形成され，その明るさの角度分布によってブラックホールの自転パラメーターが決定できることを明らかにした．特に，ブラックホールとして自転が最大となる，最大回転Kerrブラックホールでは，事象の地平面近傍に光の束縛軌道が存在し，その不安定さは著しく小さくなる．このため，光線束の断面が広がらず，周回した光が暗くならずに観測できる可能性がある．また，この光は，Kerrブラックホールの引きずり効果により，大きな重力的ファラデー効果を受け，偏光面が回転することが期待される．これらは，近い将来実現されるであろう，ブラックホールの観測に大きな示唆を与えると考えられる．
|
