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超弦的アクシオンが引き起こす重力波現象の理論的探査

研究課題

研究課題/領域番号 18K03654
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関大阪市立大学

研究代表者

吉野 裕高  大阪市立大学, 数学研究所, 特別研究員 (20377972)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワードブラックホール / 強重力 / アクシオン / 重力波 / 強重力場 / ブラックホール磁気圏 / 電磁放射 / 重力崩壊 / ブラックホール・アクシオン系の最終状態
研究成果の概要

本研究の研究テーマはブラックホールまわりのアクシオン場の振る舞い、特に超放射不安定によって増幅し、自己相互作用が重要になる段階で起こる現象を明らかにする計画であった。しかし超放射不安定の時間スケールが長く、数値シミュレーションによって遂行するのは困難であった。 そこでブラックホール周辺の時空の性質および観測可能な現象を明らかにする方向性も含めて研究をおこなった。重力崩壊する星の光学的な像、ブラックホール周辺の強重力場を特徴付ける概念の提案、ブラックホール遠方の光の振る舞い、ブラックホール磁気圏での光子・重力子変換によって生じる重力波の観測可能性に関して成果をあげた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ブラックホール周辺の観測が可能になってきた中で、それに関わる理論の基本的な概念の整備、将来観測にかかわる基礎的な研究成果を出すことができた。また、もともとのアクシオンのテーマでは成果が思うように出なかったが、次につながるステップを踏むことができた。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of null geodesics near future null infinity II: curvatures, photon surface and dynamically transversely trapping surface2022

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo, Tetsuya Shiromizu, Keisuke Izumi, Hirotaka Yoshino, Yoshimune Tomikawa
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 号: 6 ページ: 064074-064074

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.064074

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Area bound for surfaces in generic gravitational field2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Izumi, Yoshimune Tomikawa, Tetsuya Shiromizu, Hirotaka Yoshino
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 号: 8 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab089

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of null geodesics near future null infinity: Significance of gravitational waves2021

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo, Keisuke Izumi, Yoshimune Tomikawa, Hirotaka Yoshino, Tetsuya Shiromizu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 104 号: 6 ページ: 064025-064025

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.064025

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Universal 10^{20}Hz stochastic gravitational waves from photon spheres of black holes2021

    • 著者名/発表者名
      Kaishu Saito, Jiro Soda, Hirotaka Yoshino
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 104 号: 6 ページ: 063040-063040

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.063040

    • NAID

      120007167223

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transversely trapping surfaces: Dynamical version2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Hirotaka、Izumi Keisuke、Shiromizu Tetsuya、Tomikawa Yoshimune
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 号: 2

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz161

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of dynamically transversely trapping surfaces and the stretched hoop conjecture2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Hirotaka、Izumi Keisuke、Shiromizu Tetsuya、Tomikawa Yoshimune
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 号: 5

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa050

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How does a collapsing star look?2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Hirotaka、Takahashi Kazuma、Nakao Ken-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.084062

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 重力波観測による究極理論探査2019

    • 著者名/発表者名
      小玉英雄,吉野裕高
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 73 ページ: 752-761

    • NAID

      130007652833

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力誘導デコヒーレンスについて2022

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,早田次郎
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 確率論的シュレディンガー方程式に従う波動関数の振る舞い2021

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,早田次郎
    • 学会等名
      研究会「巨視的量子現象と量子重力」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 強重力場領域を特徴づける新しい概念の提案2021

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,泉圭介,白水徹也,富川祥宗
    • 学会等名
      The 4th workshop on Mathematics and Physics in General Relativity
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アクシオンとブラックホール磁気圏について2021

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,早田次郎
    • 学会等名
      ブラックホール磁気圏研究会2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamically Transversely Trapping Surfaces in a Kerr spacetime2020

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yoshino, Keisuke Izumi, Tetsuya Shiromizu, Yoshimune Tomikawa
    • 学会等名
      Online JGRG workshop 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 回転ブラックホール周辺での有質量スカラー場の不安定成長:自己相互作用の効果2020

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高, 小玉英雄
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Let us watch a collapsing star: How does it look?2019

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yoshino, Kazuma Takahashi, Ken-ichi Nakao
    • 学会等名
      22nd International Conference on General Relativity and Gravitation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強重力場領域を特徴付ける新しい面の定義とその性質2019

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高, 泉圭介, 白水徹也, 富川祥宗
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スカラー場の超放射について2019

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高, 小玉英雄
    • 学会等名
      BZ77研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamically Transversely Trapping Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yoshino, Keisuke Izumi, Tetsuya Shiromizu, Yoshimune Tomikawa
    • 学会等名
      The 29th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG29)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamically Transversely Trapping Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高, 泉圭介, 白水徹也, 富川祥宗
    • 学会等名
      第21回特異点研究会ー特異点と時空および関連する物理ー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力崩壊過程にある星の撮像(解析的側面)2019

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,高橋一麻,中尾憲一
    • 学会等名
      第20回「特異点と時空、および関連する物理」研究会(九州大学西新プラザ)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力崩壊過程にある星の光学映像の理論計算2019

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,高橋一麻,中尾憲一
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(九州大学伊都キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Improved Analysis of Axion Bosenova2018

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yoshino, Hideo Kodama
    • 学会等名
      Molecule workshop 2018 “Dynamics in Strong Gravity Universe" (京都大学基礎物理学研究所)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ブラックホール・アクシオン系の最終状態について2018

    • 著者名/発表者名
      吉野裕高,小玉英雄
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会(信州大学)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Improved Analysis of Axion Bosenova2018

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yoshino, Hideo Kodama
    • 学会等名
      The 28th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG28)(立教大学)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational Waves from Axion Cloud around a Rotating Black Hole2018

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yoshino, Hideo Kodama
    • 学会等名
      Nambu Symposium 2018(大阪市立大学)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 相対論と宇宙の事典2020

    • 著者名/発表者名
      安東正樹、白水徹也、浅田秀樹、石橋明浩、小林努、真貝寿明、早田次郎、谷口敬介
    • 総ページ数
      432
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      4254131283
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] Hirotaka Yoshino homepage

    • URL

      http://ysnhrtk.web.fc2.com/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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