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多体系ダイナミクスと重力波を通じた修正重力理論の理解と検証

研究課題

研究課題/領域番号 15J01732
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関京都大学

研究代表者

山田 慧生  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード重力波 / 三体問題 / ブラックホール摂動 / ポストニュートン近似 / 一般相対論 / EMRI / 天体力学
研究実績の概要

本年度は,一般相対論及び修正重力理論における多体系ダイナミクスと重力波の理解のために,主に次の研究を行った.
1.Newton 重力における三体問題の特殊解の一として知られる Lagrange の正三角解を一般相対論的な重力場において任意の質量の三天体に対して拡張した平衡解の安定性を議論した.特に,既知の安定性解析は運動平面における摂動にのみ限定されていたことから,これを全ての可能な摂動に対する安定性の議論に拡張し,系が線形安定となる質量比に対する条件を導出した [K. Yamada & T. Tsuchiya, Celest. Mech. Dyn. Astr. 129, 487 (2017)].
2.将来的な宇宙重力波観測機 LISA の観測対象である EMRI から放出される重力波形を作成する試みに関連して,ブラックホール摂動の二次まで考慮する必要がある.これを受けて,定常軸対称な任意の Kerr ブラックホールの地平面近傍における二次摂動を議論し,見かけの発散に対するくりこみ項を導出した.また,微小な座標変換の自由度の振る舞いも議論し,正則な解を求めた.これらの結果は現在執筆準備中である.
3.ダイナミカルなChern-Simons重力理論における回転する星の作る弱い重力場を導出し,その周りを起動運動するジャイロスコープのスピン歳差を議論した.特に,関連する先行研究 [Y. Ali-Haimoud & Y. Chen, Phys. Rev. D 84, 124033 (2011)] とは異なり,重力場の関数系を予め仮定することなく多体系に拡張可能な枠組みで調査した.その結果,先行研究では考慮されていなかった新たな効果を発見した.これらの結果は現在執筆準備中である.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 13件)

  • [国際共同研究] Montana State University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Southampton(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] The linear stability of the post-Newtonian triangular equilibrium in the three-body problem2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada Kei、Tsuchiya Takuya
    • 雑誌名

      Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy

      巻: 129 号: 4 ページ: 487-507

    • DOI

      10.1007/s10569-017-9781-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonchaotic evolution of triangular configuration due to gravitational radiation reaction in the three-body problem2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada and Hideki Asada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 8 ページ: 084027-084027

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.084027

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Post-Newtonian effects on the stability of the triangular solution in the three-body problem for general masses2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, T. Tsuchiya, H. Asada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 91 号: 12 ページ: 124016-124016

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.124016

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of Sturm's theorem to marginal stable circular orbits of a test body in spherically symmetric and static spacetimes2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, T. Suzuki, N. Fushimi, K. Yamada, H. Asada
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 111 号: 3 ページ: 30008-30008

    • DOI

      10.1209/0295-5075/111/30008

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Singular behavior of BH perturbations and gauge dof in the near-horizon limit2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      YKIS2018a Symposium General Relativity - The Next Generation -
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Singular behavior of BH perturbations and gauge dof in the near-horizon limit2018

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      第二回 若手による重力・宇宙論研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A near-horizon expansion of second-order black hole perturbations2017

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      日本物理学会第 72 回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Near-horizon Expansion of Second-order BH Perturbations2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      20th Capra Meeting on Radiation Reaction in General Relativity
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-horizon expansion of second-order black hole perturbations2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      Symposium on "New development in astrophysics through multi-messenger observations of gravitational wave sources"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EMRI における Kerrブラックホールの地平面近傍での計量の二次摂動2017

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BH perturbations & gauge dof in the near-horizon limit2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      The 27th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG27)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Singular behaviors of gauge degrees of freedom on black hole perturbations in the near-horizon limit2017

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      新学術「重力波物理学・天文学:創世記」A班合宿研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BH perturbations & gauge dof in the near-horizon limit2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics (CosPA 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BH perturbations & gauge dof in the near-horizon limit2017

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      第30回 理論懇シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A near-horison expansion of second-order black hole perturbations2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      5th Annual Symposium on "New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources"
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都市)
    • 年月日
      2016-12-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-horizon expansion of second-order black hole perturbations2016

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      第 29 回 理論懇シンポジウム第 29 回 理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Near-horizon expansion of second-order black hole perturbations2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      Gravitational-Wave Astrophysics in the High Event Rate Regime
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(文京区)
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A near-horizon expansion and the second-order gravitational self-force2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      KMI mini-workshop on General relativity in higher dimensions
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
    • 年月日
      2016-11-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-horizon expansion of second-order black hole perturbations2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      The 26th workshop on General Relativity and Gravitation (JGRG26)
    • 発表場所
      大阪市立大学杉本キャンパス(大阪市)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ブラックホール地平面近傍における 2 次の計量摂動に対する境界条件2016

    • 著者名/発表者名
      山田 慧生
    • 学会等名
      日本天文学会 2016 年秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(松山市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of Lagrange's orbit in the three-body problem due to gravitational radiation reaction2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      21st International Conference on General Relativity and Gravitation (GR21)
    • 発表場所
      Columbia University, New York (USA)
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三体問題における正三角解の重力波放射に伴う非カオス的進化2016

    • 著者名/発表者名
      山田慧生
    • 学会等名
      日本物理学会 第 71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 泉キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 位置天文的連星の軌道決定に対する統計的アプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      山田慧生
    • 学会等名
      Nano-JASMINE&小型 JASMINE 合同サイエンスワークショップ
    • 発表場所
      国立天文台三鷹キャンパス(三鷹市)
    • 年月日
      2016-01-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Non-chaotic evolution of Lagrange's orbit due to gravitational radiation reaction2016

    • 著者名/発表者名
      山田慧生
    • 学会等名
      新学術領域「重力波天体」A05 班合同合宿
    • 発表場所
      KKR伊豆長岡千歳荘(伊豆長岡市)
    • 年月日
      2016-01-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Non-chaotic evolution of Lagrange's orbit due to gravitational radiation reaction2015

    • 著者名/発表者名
      山田慧生
    • 学会等名
      理論懇シンポジウム 2015
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2015-12-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Non-chaotic evolution of triangular configuration due to gravitational radiation reaction in the three-body problem2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      The 25th workshop on General Relativity and Gravitation (JGRG25)
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都市)
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-chaotic evolution of triangular configuration due to gravitational radiation reaction in the three-body problem2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      100 years of curved space time
    • 発表場所
      Austrian Academy of Sciences, Wien, Austria
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Post-Newtonian effects on the stability of the triangular solution in the three-body problem for general masses2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamada
    • 学会等名
      Fourteenth Marcel Grossmann Meeting (MG14)
    • 発表場所
      University of Rome "La Sapienza", Rome, Italy
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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