| 研究課題/領域番号 |
20K14467
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 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 | 明治大学 (2023)
京都大学 (2020-2022) |
|---|
研究代表者 |
小笠原 康太 明治大学, 理工学部, 助教 (30869045)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
|
|---|
| キーワード | 一般相対性理論 / ブラックホール |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
近年，連星ブラックホールからの重力波が初観測された後，電磁波観測によってブラックホールシャドウの初撮像に成功した．今後はますます詳細・精密で，多様なブラックホール観測の時代が訪れようとしている．このような時代において，ブラックホールを特徴付ける「事象の地平面」近傍における物理現象の理解が重要となるであろう．
そこで本研究では，回転ブラックホールからのエネルギー引き抜き過程を研究する．ブラックホール近傍で実現される高エネルギー物理現象の駆動源としての可能性を探り，観測に対して理論的な予言を提示したい．
|
| 研究実績の概要 |
2019年にM87銀河中心のブラックホール候補天体がつくるシャドウが初観測された．この天体は高速回転している可能性が指摘されており，本研究対象である回転ブラックホールが有力候補である.中心天体がブラックホールであるか否かを決定するためには，ブラックホールを特徴付ける事象の地平面近傍からの情報を得られる観測可能量を見いださなければならない.そこで本研究では，先述のブラックホールシャドウに関連する，事象の地平面近傍からの脱出現象に関する考察を進めている.
ブラックホール近傍における光の運動や脱出可能性の特徴をより正確に捉えるために，「near-horizon geometry」とよばれる，ブラックホールの地平面近傍の高い対象性を反映した解析手法を用いた光の脱出確率の計算を行った．この結果，高速回転するブラックホールでは地平面のごく近傍からでも一定数の光が遠方まで脱出可能であることがわかった．光の脱出確率には光源の固有運動が大きく影響していることも明らかになった．宇宙物理学的に重要となる最内安定円軌道を取る光源から放たれる光は，ブラックホールのごく近傍まで50%を超える脱出確率を示し続けることがわかった．
ブラックホールからのエネルギー引き抜き過程において，ブラックホール時空がどのような反作用効果を受けるのか，その解析的定式化に関する研究も行った．電荷を持つ球対称ブラックホール時空を背景時空とし，電荷を持つスカラー場によるエネルギー引き抜き仮定を記述する解の構築を進めている．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通りに研究が進展しているため．
|
| 今後の研究の推進方策 |
ブラックホール近傍からの光の脱出確率の研究では，光源の固有運動による効果を明らかにし，観測可能量に対するより正確な理論的予言を与えていく．
電荷を持つ球対称ブラックホール時空からのエネルギー引き抜き過程では，背景時空への反作用効果を取り入れたエネルギー運動量テンソルを構築し，ブラックホール摂動論の手法を利用して，ブラックホールの質量と電荷がどのように変化していくかを計算する．
|
