| 研究課題/領域番号 |
19K03864
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
須山 輝明 東京工業大学, 理学院, 教授 (20456198)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 原始ブラックホール / 重力波 / 原始密度揺らぎ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
米国のLIGO重力波検出器によるブラックホール連星の発見(２０１５年)以降、それらのブラックホールの起源を解明することが宇宙物理学の課題となっている。LIGOによる発表直後に、本研究遂行者は「LIGOで見つかった重力波は、原始ブラックホール連星の合体から生じたもので説明できる」というシナリオを提唱した。そこで、本研究では、将来連星ブラックホールの自転速度分布も観測的に確立することを見据え、この観測量に着目し、「BHの自転速度分布が、どの程度原始BHシナリオの検証に有効かを解明する」ことを目指す。
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| 研究成果の概要 |
原始ブラックホール形成に必要な原始密度揺らぎの大きさの閾値を求めました。閾値は角運動量の２次のオーダーで増加し、回転速度が大きい原始ブラックホールほど形成しにくいという結果が得られました。このことは、原始ブラックホールの形成時における角運動量分布を主に決めるのは、閾値ではなく揺らぎの分布関数であることを示すものです。この結果を踏まえ、合体率分布に基づいて原始ブラックホールを重力波観測から検証するための方法論を構築し、LIGO-VirgoのO3観測による実データに適用しました。そして、現在のデータ数では不十分で、将来観測によるデータ蓄積が必要であることを示しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
LIGOによるブラックホール(BH)連星の発見以降、原始BHが注目を集めています。原始BHが本当に宇宙に存在するかどうかを明らかにすることで、初期宇宙の解明が一段と進みます。原始BHは、重力波だけでなく他にも遠方の星を重力レンズで増光させたり、宇宙マイクロ波背景放射を歪めたりと、様々な電磁的観測シグナルを生み出します。これまでにもそのような電磁観測から原始BHの存在量に制限が与えられてきましたが、LIGO以降、重力波を用いた原始BHの検証という新しい潮流が生まれています。本研究は原始BHの新しい検証方法を構築し、原始BHの存在可能性に対する知見を拡げるものです。
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