変分法と流体力学を用いたブラックホール物理への新たなアプローチの実践

• 研究課題/領域番号: 25800157
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 秋田県立大学
• 研究代表者: 宮本 雲平 秋田県立大学, 総合科学教育研究センター, 准教授 (70386621)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 一般相対論 / ブラックホール / 高次元時空 / 変分問題 / 微分幾何学 / 平均曲率一定面 / 流体力学 / 表面張力

研究成果の概要

本研究ではブラックホールの性質を，アインシュタイン方程式と呼ばれるブラックホールの運動方程式ではなく，変分法や流体力学における同等の方程式に置き換えて解析することを行った．
特に，高次元ブラックホールと呼ばれる，空間が４次元以上の宇宙に存在するブラックホールの性質を，シャボン玉（数学において平均曲率一定面と呼ばれる曲面）の性質を調べることで明らかにした．
この成果は，数学（微分幾何学）と物理学（一般相対論や流体力学）の両者にとって有益なものであり，両者の関係性をより深く調べる切っ掛けとなりうる学際的な意味をもっている．

研究成果

• [雑誌論文] Properties of an electrically charged black hole in Eddington-inspired Born-Infeld gravity (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Umpei Miyamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 12 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.124087
  • 査読あり
• [雑誌論文] 流体としてのブラックホール：重力物理と流体力学の接点 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本雲平
  • 雑誌名: 数理解析研究所講究録 巻: 1890 ページ: 136-148
• [雑誌論文] Naked singularity explosion in higher-dimensional dust collapse (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shimano, U. Miyamoto
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 巻: 31, 045002 号: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1088/0264-9381/31/4/045002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak cosmic censorship in gravitational collapse with astrophysical parameter values (2013)
  • 著者名/発表者名: U. Miyamoto, S. Jhingan, T. Harada
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 053E01 号: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1093/ptep/ptt027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Escape of super-heavy and highly energetic particles produced by particle collisions near maximally charged black holes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nemoto, U. Miyamoto, T. Harada, T. Kokubu
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87, 127502 号: 12 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.127502
  • 査読あり
• [学会発表] Liquid bridges and black strings in general dimensions: Stability (2014)
  • 著者名/発表者名: U. Miyamoto
  • 学会等名: Holographic vistas on Gravity and Strings
  • 発表場所: Yukawa Institute of Physics
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [学会発表] Liquid bridges and black strings in higher dimensions II: stability (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本雲平
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] ブラックホールと流体不安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本雲平
  • 学会等名: 日本実験力学会第8回機能性流体に関する公開研究会
  • 発表場所: 秋田県立大学
  • 招待講演
• [学会発表] 流体としてのブラックホール：重力物理と流体力学の接点 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本雲平
  • 学会等名: 非線形波動現象の数理と応用
  • 発表場所: 京都大学数理解析研究所
  • 招待講演
• [学会発表] Liquid bridges and black strings in general dimensions: stability (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本雲平
  • 学会等名: The 23rd Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
  • 発表場所: 弘前大学