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重力レンズにおける波動効果を用いたブラックホールの探索

研究課題

研究課題/領域番号 17J10770
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 (2018)
名古屋大学 (2017)

研究代表者

野田 宗佑  京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードブラックホール / 重力レンズ / 波動光学
研究実績の概要

ブラックホール(特に自転するブラックホールでKerrブラックホールとよばれる天体)による波の散乱問題を解くことで、重力レンズ効果における波動効果について議論し、最近観測されたブラックホールシャドウに関連するphoton sphereについて研究することが本研究の目的であった。
研究項目は
WKB近似を用いた短波長波の散乱の解析(自転が小さい場合、一般の場合)
2.数値計算を用いた長波長波の散乱の解析(波面の様子、回折効果)
3.波の偏光を考慮した散乱問題の解析 (電磁波や重力波)
研究を進めていくとKerrブラックホールの場合には計算が難しく項目1の自転が小さい場合についての計算を半解析的におこなう手法を構築するところまで進んだ。最後の結果まで出すことができれば論文を執筆する予定である。また一般の自転速度の場合には短波長波ではあるが数値的に散乱波を計算することに成功した。散乱波のパワースペクトルを解析しており、photon sphereの効果を調べ論文にしていく。項目2についてはKerrブラックホールで計算する前に球対称なブラックホールと、ブラックホール疑似天体(一見ブラックホールに見えるがブラックホールと異なる天体で幾何光学(光線軌道の解析)では区別がつかない場合もある)による波の散乱を計画書でも述べたルンゲクッタ法により計算した。この結果は2019年5月中には論文として提出する。項目3については2018年4月より移籍した京都大学基礎物理学研究所の受け入れ教員であるワーナーマークスクリスチャン助教と共に研究を進めている。研究成果は国際会議JGRG28で発表した。2019年4月現在、同助教と偏光や曲がった時空上の電磁波に関する研究の論文を準備中である。研究の進捗度合いは60%程度である

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Analog rotating black holes in a magnetohydrodynamic inflow2017

    • 著者名/発表者名
      Noda Sousuke、Nambu Yasusada、Takahashi Masaaki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 号: 10 ページ: 104055-104055

    • DOI

      10.1103/physrevd.95.104055

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Force-Free磁気圏中の波の伝播とsuperradiance~Alfven waveとBlandford-Znajek~2019

    • 著者名/発表者名
      野田宗佑
    • 学会等名
      ブラックホール磁気圏研究会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Optical Berry phase in gravitational lensing by a Kerr black hole2018

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Noda
    • 学会等名
      JGRG28
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 天体現象における流体ブラックホールとエネルギー引き抜き2018

    • 著者名/発表者名
      野田宗佑
    • 学会等名
      BZ77研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Analog rotating black holes in an MHD inflow2018

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Noda
    • 学会等名
      Marcel Grossmann meeting 15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kerrブラックホールによる波の散乱問題とイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      野田宗佑、南部保貞
    • 学会等名
      日本物理学会2017秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Wave optics in the Kerr spacetime2017

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Noda
    • 学会等名
      Gravitation Dynamics and Black Holes
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wave optics in the Kerr black hole2017

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Noda
    • 学会等名
      Hot Topics in General Relativity and Gravity
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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