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非線形物理学としての自己重力系と宇宙の構造形成

研究課題

研究課題/領域番号 00F00739
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 物性一般(含基礎論)
研究機関早稲田大学

研究代表者

前田 恵一  早稲田大学, 理工学部, 教授

研究分担者 SEMELIN B  早稲田大学, 理工学部, 外国人特別研究員
SEMELIN B.  
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード宇宙の大規模構造 / 重力不安定説 / 自己重力系 / 非線形物理学 / N体シミュレーション / 宇宙論 / 構造形成問題 / フラクタル構造
研究概要

現代宇宙論における最大の課題は,宇宙の構造がどのように形成されるかという問題である.COBEなどの観測衛星からのデータで宇宙初期の非一様性が観測され,重力不安定説が最も有力な理論になったといえるが,ヴォイドやフィラメント構造などの大規模構造に関してはまだ完全に満足すべき理論がないのが現状といえる.また,銀河分布などに見られるフラクタル的構造に関してもまだその成因など分かっていないことが多い.そこで,本研究では,自己重力系の基本的性質の理解を、特にその統計力学的観点から考察する.そのためには,非常に精度の高い数値シミュレーションが必要不可欠である.そこで,パリ天文台のCombes教授のもとで学位を取り,自己重力系の研究で著名なde Vega教授と仕事をしてきたB.Semelin特別研究員とともに本研究テーマを遂行した.
最終年度の本年度は,研究代表者がこの数年,宇宙の構造形成問題に関連して研究している非線形物理学,特に自己重力系とフラクタル構造の形成についていくつかの成果を得た.そのため,Semelin特別研究員はツリー法を用いたN体シミュレーションのプログラムを開発し,それにより自己重力系における構造形成問題の詳細な研究を行うことが可能になった.前年までは,非線形動力学としての自己重力系における非線形現象の普遍的側面について調べていたが,本年度は,それをより具体的かつ重要な宇宙の構造形成問題に適用し,構造形成の本質的な理解を得た.その結果,宇宙の構造形成において見られるフラクタル構造や非ガウス的分布などの非線形現象が自己重力系の普遍的な性質となることが明らかになり,そのようなアプローチの重要性を再確認した.また,自己重力系における自己相似解の重要性に関しても数値計算で明らかにした.今後は,この研究成果を基礎に構造形成全般に共通した普遍的性質の解明に迫りたい.

報告書

(1件)
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] H.Sotani, K.Tominaga, K.Maeda: "Density Discontinuity of a Neutron Star and Gravitational Waves"Physical Review. D65. 024010 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] D.Langlois, K.Maeda, D.Wands: "Conservation Laws for Collisions of Branes and Shells in General Relativity"Physical Review Letters. 88. 181301 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tatekawa, M.Suda, K.Maeda, M.Morita, H.: "Perturbation theory in Lagrangian hydrodynamics for a cosmological fluid with velocity dispersion"Physical Review. D66. 064014 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Maeda, J.Koga, K.Maeda: "Uniqueness of Selfsimilar Asymptotically Friedman-Robertson-Walker Space-Time in Brans-Dicke Theory"Physical Review. D66. 087501 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Mizuno, K.Maeda, K.Yamamoto: "Dynamics of Scalar field in a Brane World"Physical Review. D67. 023516 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Maeda: "The Einstein Equations on a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 59-90 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Mizuno, K.Maeda: "Natural Quintessence Scenario in a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 252-258 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Okuyama, K.Maeda: "Five-dimensional Black Hole and Particle Solution with Non-Abelian Gauge Field"Physical Review. D(掲載予定). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Harada, H.Maeda, B.Semelin: "Criticality and convergence in Newtonian collapse"Physical Review. D(掲載予定). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Fuiji, K.Maeda: "The Scalar-Tensor Theory of Gravitation"Cambridge Univ.Press (UK). 240 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2024-03-26  

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