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原始ブラックホール合体による重力波から探る原始密度揺らぎと重力理論の性質

公募研究

研究領域重力波物理学・天文学:創世記
研究課題/領域番号 18H04579
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

山口 昌英  東京工業大学, 理学院, 教授 (80383511)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード重力理論 / 重力波
研究実績の概要

重力波の強力な放出源であるブラックホールがある際のトンネル効果について調べました。従来の研究では、球対称で静的なブラックホールホールであるシュワルツシルトブラックホールが存在する場合に、そのようなブラックホールがなく一様等方性が保たれている場合に比べて、トンネル確率がどのくらい促進または抑制されるかについて調べられてきました。本研究では、世界で初めて、回転するブラックホールがある際に、トンネル効果がどのくらい促進または抑制されるかを評価しました。その結果、回転は一般的にはトンネル確率を抑制する傾向にあることが分かりました。また、LIGO collaboration等により観測されたブラックホールの合体が原始ブラックホール起源であるとした場合に、その観測データから、原始ブラックホールを形成する原始密度揺らぎの性質を再構成する手法を構築しました。まずは、手始めに、原始密度揺らぎがガウス統計に従っていると仮定し、また、Press-Schechter formalism等を用いて原始ブラックホールの質量関数を求め、ブラックホールが合体する頻度を解析的に導きました。これと観測データを組み合わせることにより、原始ブラックホールを形成する原始密度揺らぎの性質を再構成することが可能です。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Vacuum decays around spinning black holes2020

    • 著者名/発表者名
      Naritaka Oshita, Kazushige Ueda, Masahide Yamaguchi
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 01 号: 1 ページ: 015-015

    • DOI

      10.1007/jhep01(2020)015

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ghost-free theories with arbitrary higher-order time derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Motohashi, Teruaki Suyama, Masahide Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1806 号: 6 ページ: 1-29

    • DOI

      10.1007/jhep06(2018)133

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Vacuum decays around compact objects and spinning black holes2020

    • 著者名/発表者名
      Masahide Yamaguchi
    • 学会等名
      New perspectives on cosmology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Vacuum decays around spinning black holes2020

    • 著者名/発表者名
      Masahide Yamaguchi
    • 学会等名
      Miyazaki Workshop on Particle Physics and Cosmology 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ghost-Free Theory with Third-Order Time Derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Masahide Yamaguchi
    • 学会等名
      Quarks-2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ghost-Free Theory with Third-Order Time Derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Masahide Yamaguchi
    • 学会等名
      International workshop for String theory, Gravitation and Cosmology (STGCOS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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