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ブラックホールの観測的検証へ向けた光線および偏光の解析

研究課題

研究課題/領域番号 24540282
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大阪市立大学

研究代表者

石原 秀樹  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80183739)

研究分担者 古池 達彦  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (40286646)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード相対性理論 / 宇宙論 / ブラックホール / 光の測地線 / コンパクト天体 / 重力レンズ / 一般相対論 / 光線 / 軌道角運動量 / 光渦 / カー時空 / 測地線 / 偏光
研究成果の概要

ブラックホールの周りに光源が分布するとき,ブラックホールによる光の吸収が「影」として観測されることが予想されている.ブラックホール周りの光の不安定円軌道により,対数的に光度が発散するような「明輪」の存在を示した.
Kerr ブラックホールの回転が最大になるとき,ある種類の光の束縛軌道が地平面に漸近することを明らかにした.このとき,光線束の断面の歪みはゼロになることを明らかにした.
波面がらせん状にねじれている「光渦」に対し,アイコナール近似により軌道の方程式を導いた.回転ブラックホールの周りの光渦は,ブラックホールの角運動量と光渦の間の相互作用により,測地線からずれることを明らかにした.

報告書

(6件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Charged black strings in a five-dimensional Kasner universe2016

    • 著者名/発表者名
      Hideki Ishihara, Masashi Kimura, Ken Matsuno
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 93 号: 2 ページ: 024037-024037

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.024037

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A pair of extremal charged black holes on Kerr-Taub-bolt space2015

    • 著者名/発表者名
      Ken Matsuno, Hideki Ishihara, Masashi Kimura
    • 雑誌名

      Class.Quant.Grav.

      巻: 32 号: 21 ページ: 215008-18

    • DOI

      10.1088/0264-9381/32/21/215008

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Integrability of Particle System around a Ring Source as the Newtonian Limit of a Black Ring2015

    • 著者名/発表者名
      Takahisa Igata, Hideki Ishihara, Hirotaka Yoshino
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 91 号: 8 ページ: 084042-7

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.084042

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Membranes with a symmetry of cohomogeneity one2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kozaki, Tatsuhiko Koike, Hideki Ishihara
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 91 号: 2 ページ: 025007-12

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.025007

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A simple diagnosis of non-smoothness of black hole horizon: Curvature singularity at horizons in extremal Kaluza-Klein black holes2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura, H. Ishihara, K. Matsuno and T. Tanaka,
    • 雑誌名

      Class. Quant. Grav.

      巻: 32 号: 1 ページ: 015005015025-015005015025

    • DOI

      10.1088/0264-9381/32/1/015005

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Charged Black Holes in a Five-dimensional Kaluza-Klein Universe2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kanou, Hideki Ishihara , Masashi Kimura , Ken Matsuno, Takamitsu Tatsuoka
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 90 号: 8 ページ: 084004-8

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.084004

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stable Bound Orbits of Massless Particles around a Black Ring2013

    • 著者名/発表者名
      Igata, Takahisa and Ishihara, Hideki and Takamori, Yohsuke,
    • 雑誌名

      Phys.Rev.

      巻: D87 号: 10 ページ: 104005-104005

    • DOI

      10.1103/physrevd.87.104005

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charged rotating Kaluza-Klein multi-black holes and multi-black strings in five-dimensional Einstein-Maxwell theory2012

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuno, H. Ishihara, M. Kimura, T. Tatsuoka
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 10 ページ: 104054-104054

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.104054

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stationary Closed Strings in Five-dimensional Flat Spacetime2012

    • 著者名/発表者名
      伊形尚久, 石原秀樹, 西脇圭介
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 10 ページ: 104020-104020

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.104020

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kaluza-Klein vacuum multi-black holes in five-dimensions2012

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuno, H. Ishihara, M. Kimura, T. Tatsuoka
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 4 ページ: 4403-4403

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.044036

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremal charged black holes with a twisted extra dimension2012

    • 著者名/発表者名
      龍岡聖満, 石原秀樹, 木村匡志, 松野研
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 85 号: 4 ページ: 44006-44006

    • DOI

      10.1103/physrevd.85.044006

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Black hole submerged in AdS2017

    • 著者名/発表者名
      石原秀樹, 松野皐月
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ中の密度波ソリトンによる荷電粒子加速2017

    • 著者名/発表者名
      松野研, 石原秀樹, 寺前柊斗, 高橋真聡
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Weak charge shielding effect in a symmetry broken phase in SU(2)×U(1) gauge theory2017

    • 著者名/発表者名
      小川達也, 石原秀樹
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Nambu-Goto strings with geometrical symmetry2016

    • 著者名/発表者名
      石原 秀樹
    • 学会等名
      26th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      大阪市立大学 杉本キャンパス (大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電荷を遮蔽する宇宙ひもの励起状態2016

    • 著者名/発表者名
      小川達也, 石原秀樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 泉キャンパス ( 宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrostatic shielding by a scalar-field soliton2016

    • 著者名/発表者名
      小川達也, 石原秀樹
    • 学会等名
      第17回 特異点研究会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス ( 神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Cosmic string shielding of electric field of line charge2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ogawa and Hideki Ishihara
    • 学会等名
      25th JGRG workshop
    • 発表場所
      Yukawa Institute Kyoto University ( 京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線電荷による電場を遮蔽する宇宙ひも2015

    • 著者名/発表者名
      小川達也, 石原秀樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学 ( 大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Kerr-Taub-bolt空間上の5次元多体ブラックホール2015

    • 著者名/発表者名
      松野研,石原秀樹,木村匡志
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学 ( 大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Propagation of an optical vortex in a curved space-time2015

    • 著者名/発表者名
      Hideki Ishihara, Atsuki Masuda, Shin-ichiro Kinoshita
    • 学会等名
      14-th Marcel Grossmann Meeting
    • 発表場所
      University of Rome ( Rome, Italy)
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kerr-Taub-bolt空間上の5次元多体ブラックホール2015

    • 著者名/発表者名
      松野研,石原秀樹,木村匡志
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Black holes induced by a Killing reduction of AdS space2015

    • 著者名/発表者名
      石原秀樹
    • 学会等名
      第16回特異点研究会
    • 発表場所
      名古屋大学本山キャンパス
    • 年月日
      2015-01-10 – 2015-01-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転ブラックホールと光の軌道角運動量2014

    • 著者名/発表者名
      西川隆介,桝田篤樹,中尾憲一,石原秀樹,南部保貞
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学本庄キャンパス
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 5次元ブラックリングのニュートン極限における質点系の可積分性2014

    • 著者名/発表者名
      伊形尚久,石原秀樹,吉野裕高
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学本庄キャンパス
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Charged multi-black strings in a five-dimensional Kaluza-Klein universe2014

    • 著者名/発表者名
      Hideki Ishihara, Masashi Kimura, Ken Matsuno
    • 学会等名
      24th JGRG workshop
    • 発表場所
      IPMU Tokyo University, Kashiwa campus
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-black holes on Kerr-Taub-bolt spacein five-dimensional Einstein-Maxwell theory2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Matsuno, Hideki Ishihara, Masashi Kimura
    • 学会等名
      24th JGRG workshop
    • 発表場所
      IPMU Tokyo University, Kashiwa campus
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Black holes on an orbit space of isometry action on AdS spacetime2014

    • 著者名/発表者名
      石原秀樹
    • 学会等名
      Workshop on geometry, extra dimensions and string phenomenology in Miyazak
    • 発表場所
      ANA ホリデー・イン・宮崎 宮崎市
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Propagation of an optical vortex beam around a Kerr black hole2014

    • 著者名/発表者名
      A.Masuda, H.Ishihara, S.Kinoshita
    • 学会等名
      Spanish Relativity Meeting-ERE
    • 発表場所
      University of Valencia,Valencia Spain
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Propagation of twisted waves in a Kerr space-time2013

    • 著者名/発表者名
      Atsuki Masuda, Shunichiro Kinoshita, Hideki Ishihara
    • 学会等名
      23th Workshop on General Relativity and Gravitation
    • 発表場所
      Hirosaki University
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] An exact solution describing a closed membrane without spherical symmetry2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi KOZAKI, Hideki Ishihara, Tatsuhiko Koike
    • 学会等名
      23th Workshop on General Relativity and Gravitation
    • 発表場所
      Hirosaki University
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラックホール地平面上の曲率特異点の解析方法について2013

    • 著者名/発表者名
      木村匡志,石原秀樹,松野研,田中貴浩
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Kerr時空中での光渦の軌道の測地線からのずれ2013

    • 著者名/発表者名
      桝田篤樹,石原秀樹,木下俊一郎,中尾憲一
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラックホールシャドウとKerrパラメータ2013

    • 著者名/発表者名
      高田真聡,石原秀樹,伊形尚久
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 角運動量をもった波動のカー時空での伝播2013

    • 著者名/発表者名
      桝田篤樹,石原秀樹,中尾憲一
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラックホールシャドウの周縁部の明るさについて2013

    • 著者名/発表者名
      高田真聡
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 4次元Melvin解から生成される正則な5次元Kaluza-Klein時空2012

    • 著者名/発表者名
      孝森洋介,石原秀樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年 秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力インスタントン上の5次元多体ブラックホール2012

    • 著者名/発表者名
      松野研,石原秀樹,木村匡志,龍岡聖満
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年 秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Stable Null Bound Orbits around a Black Ring2012

    • 著者名/発表者名
      H.Ishihara, T.Igata, Y.Takamori
    • 学会等名
      22th JGRG workshop
    • 発表場所
      University of Tokyo
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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