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重力波源の多観測手法で検証する一般化された時空幾何

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0085
補助金の研究課題番号 22F21316 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分外国
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
研究機関東京大学

研究代表者

カンノン キップ (2023)  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50777886)

西澤 篤志 (2022)  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90569378)

研究分担者 KARMAKAR PURNENDU  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードmetric affine gravity / cosmic expansion / cosmic structure / dark energy / gravitational waves / 一般時空幾何 / 重力波 / 観測的検証 / テレパラレル重力理論
研究開始時の研究の概要

一般相対性理論では時空は計量によって特徴付けられるが、一般には時空は捻れや非計量性といった時空幾何へと一般化することが可能である。宇宙加速膨張や特異点など一般相対性理論では説明が難しい現象があり、一般相対性理論を超えた重力理論の可能性について調べることは重力のより深い理解に不可欠である。そこで、本研究では、最新の重力波観測データを解析し、一般化された時空幾何の理論に関して様々な検証を行い、その性質についての知見を得る。

研究実績の概要

Although GR is well established at small scales, GR faces challenges predicting dynamics on large scales, which motivated the hypotheses of dark energy and dark matter. Metric affine gravity (MAG) has been proposed to resolve some of these issues. In this fellowship, we aimed to develop observational tests of a subset of MAG, called symmetric teleparallel (STEGR), specifically f(Q) models, which are a function of nonmetricty (Q), alone. These models are stable and produce the same GW speed observed in the GW170817 event. We have considered three specific forms for f(Q): a power law, a logarithmic, and an exponential in Q.
For each model we have checked the ranges of parameters that produce background evolution consistent with observed cosmic expansion rate. We have checked the effective dark energy equation of state produced by each model. We have checked the parameters in the perturbations: effective gravitational coupling in the Poisson equation, the amplitude damping parameter in the propagation of GW, and performed a chi-squared error analysis to bound the model parameters. We found that the logarithmic, and one of the two branches of the exponential model are excluded by observational data, while we obtained bounds on the parameters of the power law and other branch of the exponential model.
Future observations of gravitational waves will play a crucial role in testing the theory as a probe independent and complementary to electromagnetic observations.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] タルトゥ大学(エストニア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Testing Non-metricity Cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      Purnendu Karmakar
    • 学会等名
      JGRG 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Testing Non-metricity Cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      Purnendu Karmakar
    • 学会等名
      University of Tartu Seminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Testing Non-metricity Cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      Purnendu Karmakar
    • 学会等名
      University of Padova Seminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Testing Non-metricity Cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      Purnendu Karmakar
    • 学会等名
      LIGO-Virgo-KAGRA Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Testing Non-metricity Cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      Purnendu Karmakar
    • 学会等名
      RESCEU Summer School
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Testing Non-metricity Cosmology2023

    • 著者名/発表者名
      Purnendu Karmakar
    • 学会等名
      JSP Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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