2014 Fiscal Year Research-status Report
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25400265
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
中尾 憲一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (90263061)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 一般相対論 / 宇宙論 / 非一様宇宙 / ダークエネルギー / 構造形成 / ブラックホール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H26年度は、以下の２つのテーマについての研究を行い成果を得た。
宇宙における非線形構造の形成が、宇宙空間の膨張に与える影響を明らかにする方法の一つとして、相対論的重力多体系の数値解析が挙げられる。この研究テーマに関しては、H25年度から引き継いだ研究テーマである「ランダムな運動をする無衝突粒子から成る無限に薄い球殻の２体系」に注目し、二つ球殻が衝突をしながら時間発展する過程を、大学院生の米倉良一氏、宇野竜矢氏、そして博士研究員の西川隆介氏と共同で、さらに詳細な解析をおこない、内向きに収縮する球殻が、もう一つの球殻との衝突の際にエネルギーを受け取ることにより、遠心力を振り切って収縮しブラックホールを形成する過程が、どのような条件下で実現するのかを明らかにした。
現代の標準宇宙モデルは、「我々のいる場所は特別ではない」というコペルニクス原理を作業仮説として構築されており、数々の非自明な観測事実を巧妙に説明することに成功した。しかし、コペルニクス原理を、観測により確認することは容易ではなく、我々が特別な場所にいる可能性は、観測的に排除できているとは言い難い。H25年度には、博士研究員の西川隆介と研究協力者の柳哲文氏との共同で、非コペルニクス的な宇宙モデルにおける銀河・銀河団形成の解析を、高次の摂動計算を行うことによって明らかにしたが、同時期に南アフリカの研究グループが、異なる近似法で解析を行い、我々の結果と若干異なる結果を得ていた。H26年度はこの結果の違いの原因を明らかにした。また、非コペルニクス的宇宙モデルにおける銀河・銀河団形成の非線形解析を行うための新しい近似方法を、Manasse、Misner (1963)、および、石井、柴田、蓑 (2005)の提案した潮汐近似を宇宙論に適用できるよう拡張し、構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ブラックホール宇宙モデルについては、具体的な進展は無かった。
相対論的重力多体系の時間発展を解析する数値プログラムの構築が研究目的達成の必要条件である。H26年度も球対称な球殻の二体系の数値解析を行い、少数多体系どのような物理過程が存在するかを調べ、非自明な相対論的現象である爆縮によるブラックホール形成が起きる条件を明らかにすることができた。予定通りの達成度とは言えないが、深刻な遅滞ではないと考える。
H25年度はコペルニクス原理の検証に関する研究については、観測と整合的な非コペルニクス的非一様宇宙モデルである巨大ボイド宇宙モデルにおける銀河団程度のスケールの構造形成過程を摂動計算で明らかにし、銀河分布の二点相関関数の観測を通して、非コペルニクス的な非一様性の存在を明らかにできる可能性があることを具体的に示した。同様の解析を南アフリカの研究グループが異なる近似法で解析し若干異なる結果を得ており、H26年度はその違いの原因を解明した。予定には無い研究テーマであったが重要な成果が得られたと考えられる。また、まだ学術雑誌には掲載されていないが、非コペルニクス的な非一様性の解析を行う為の近似法を構築しプレプリントとして発表しており、予定通りの達成度とは言えないが、学術的に重要な成果が得られたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ブラックホール宇宙モデルについては、H25年度に得られた数値シミュレーションの解析結果を参考にしながら、今後は、解析的あるいは準解析的な解の構成をめざす。
相対論的重力多体系については引き続き、無衝突粒子からなる球対称だが、非自明な少数多体系の詳細な解析をカオスの観点から進めるとともに、多体系の時間発展を計算する数値プログラムの開発を進める。
コペルニクス原理の検証に関する研究については、等方的な巨大ボイド宇宙モデルにおける宇宙論的な重力波生成の解析と、これまでの解析を宇宙定数がある場合への拡張を行ない、観測データとの比較をすることにより非コペルニクス的な非一様性への制限をつける。また、研究計画には明記されていなかった非線形構造形成の解析をさらに進めることを考えている。
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