一般相対論と重力波の理論的研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06302021
• 研究種目: 総合研究(A)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 前田 恵一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)
• 研究分担者: 二間瀬 敏史 弘前大学, 理学部, 教授 (20209141) ; 富松 彰 名古屋大学, 理学部, 教授 (10034612) ; 佐々木 節 京都大学, 理学部, 助教授 (70162386) ; 江里口 良治 東京大学, 教養学部, 教授 (80175231) ; 石原 秀樹 京都大学, 総合人間学部, 助教授 (80183739)
• キーワード: 一般相対論 / 重力波 / 数値相対論 / 観測的宇宙論 / 素粒子統一理論 / 非一様時空 / ブラックホール / 中性子星

研究概要

現在は、観測・実験やシミュレーションの進展により、アインシュタインの一般相対論に対する関心が非常に集まっている時期と考えられる。本研究では、この機会を捕らえ、国内の一般相対論およびその周辺分野の一流研究者を集め、以下の3つの最重要課題を中心に共同研究を行い、一般相対論および重力波の基礎的理解を深め、相対論的物理学の新しい発展を図ることを目指している。
1.一般相対論における未解決問題の研究(解析的アプローチ:富松彰、小玉英雄、前田恵一・数値的アプローチ:中村卓史、江里口良治、大原健一、小嶌康史)
2.観測的宇宙論とその一般相対論的取り扱い(佐々木節、二間瀬敏史、石原秀樹、前田恵一)
3.素粒子統一理論と一般相対論の関連(吉村太彦、細谷暁夫、小玉英雄、前田恵一)
平成6年度は、各研究班は、まず現在までの研究成果を整理し、本研究において遂行すべき課題をリストアップした。研究課題1に関しては、未解決問題の整理と現在数値的相対論によりアプローチ可能な問題の設定、 研究課題2では、非線型密度揺らぎの成長問題を、研究課題3に関しては、超ひも理論や超対称性を仮定したときの曲がった空間(宇宙やブラックフォール解)の古典的および量子論的問題点の整理から始めている。また、Ashtekar形式の実用性を課題1,3の両面で探っている。
各研究分担内容に応じて個々の研究者およびその周辺の研究者、学生と共同研究を行っている段階であるが、研究課題1、2に関しては、いくつかのテーマに関し現在各研究グループでかなり進行しているものがあり、それらについて集中的に議論、共同研究を行うため、12月中旬竹原でワークショップを持った。また、一般相対論全般において現在日本全国で行われている研究を鳥瞰する目的として、従来の大研究会「一般相対論と重力」の第4回目を京都で11月末に、重点領域「重力波天文学」の研究班との共同開催で行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Oshiro,K.Nakamura And A.Tomimatsu: "Critical Behavior of Black Hole Formation in a Scalar Wave Collapse" Prog.Theor.Phys.,. 91,No.6. 1265-1270 (1994)
• [文献書誌] K.Hirotani and A.Tomimatsu: "Collimated Propagation of Magnetohydrodynamic Waves near to a Schwarzxchild Black Hole" Publ.Astron.Soc.Japan,. 46,No.6. 643-651 (1994)
• [文献書誌] S.Nishida and Y.Eriguchi: "A General Relativistic Toroid Around A Black Hole" Astrophysical Journal,. 427,No.1. 429-437 (1994)
• [文献書誌] K.Uryu and Y.Eriguchi: "Structures of Rapidly Rotating Baroclinic Stars I.A Numeical Method for the Angular Velocity Distributions" Monthly Notices of Royal Astronomical Society. 269,No.1. 14-32 (1994)
• [文献書誌] M.Hashimoto,K.Oyamatsu and Y.Eriguchi: "Upper Limit of the Angular Velocity of Neutron Stars" Astrophysical Journal. 436,No.1. 257-261 (1994)
• [文献書誌] S.Yoshida,Y.Eriguchi and T.Futamase: "Quasi-Normal Modes of Boson Stars" Physical Review. D50,No.10. 6235-6246 (1994)
• [文献書誌] S.Yoshida and Y.Eriguchi: "Gravitational Radiation Driven Secular Instability of Rotating Polytropes" Astrophysical Journal. (in press). (1995)
• [文献書誌] M.Hashimoto,Y.Eriguchi and E.Muller: "Equilibrium Structure of Self-gravitating Kepler Disk" Astronomy and Astrophysics. (in press). (1995)
• [文献書誌] K.Sanbuichi,J.Fukue and Y.Kojima: "Emission Line Profiles of Accretion Disks with Non-axisymmetric Pattern" Publ.Astron.Soc.Japan,. 46,no.6. 605-611 (1994)
• [文献書誌] Y.Kojima: "Early Growth of Cosmological Inhomogeneity at the Horizon Scale" Phys.Rev.D50,no.10. 6110-6114 (1994)
• [文献書誌] K.Yamamoto and M.Sasaki: "Skewness of Cosmic Microwave Background Anisotropies in an Inflationary Isocurvature Baryon Model." Astrophys.J.435. L83-L85 (1994)
• [文献書誌] H.Tagoshi and M.Sasaki: "Post-Newtonian Expansion of Gravitational Waves from a Particle in Circular Orbit around a Schwarzschild Black Hole." Prog.Theor.Phys.92. 745-771 (1994)
• [文献書誌] T.Tanaka and M.Sasaki: "Quantum State During and After O(4)-Symmetric Bubble Nucleation with Gravitational Effects" Phys.Rev.D50.no.10. 6444-6456 (1994)
• [文献書誌] H.Kodama,H.Ishihara and Y.Fujiwara: "Does a domain wall emit gravitational waves? General-relativistic perturbative analysis of a simple case." Phys.Rev.D50.no.12. 7292-7303 (1994)
• [文献書誌] T.Futamase: "General Relativistic Description of Realistic Inhomogeneous Universe." Relativistic Cosmology,Proceedings of the 8th Nishinomiya-Yukawa Memorial Symposium,edited by M.Sasaki(Univ.Acad.Press,Japan). 99-110 (1994)
• [文献書誌] Y.Kobayashi,M.Kasai,and T.Futamase: "Does a Bosn Star Rotate?" Phys.Rev.D50.no.12. 7721-7724 (1994)
• [文献書誌] T.Futamase: "On the Validity of the Cosmological Lens Equation in General Relativity" Prog.Theor.Phys.(in press). (1995)
• [文献書誌] K.Nakao,T.Shiromizu and K.Maeda: "Gravitational Mass in Asymptotically de Sitter Spacetimes" Class.Quantum Grav.11. 2059-2071 (1994)
• [文献書誌] H.Shinkai and K.Maeda: "Generality of Inflation in a Planar Universe" Phys.Rev.D49.no.12. 6367-6378 (1994)
• [文献書誌] M.Shibata,K.Nakao,T.Nakamura and K.Maeda: "Dynamical Evolution of Gravitational Waves in Asymptotically de Sitter Spacetime" Phys.Rev.D50.no.2. 708-719 (1994)
• [文献書誌] T.Chiba and K.Maeda: "Cosmic Hoop Conjecture?" Phys.Rev.D50.no.8. 4903-4913 (1994)
• [文献書誌] N.Sakai and K.Maeda: "Junction Conditions of Friedmann-Robertson-Walker Space-times" Phys.Rev.D50.no.8. 5425-5428 (1994)
• [文献書誌] T.Torii,K.Maeda and T.Tachizawa: "Non-Abelian Black Holes and Catastrophe Theory I:Neutral Type" Phys.Rev.(in press). (1995)
• [文献書誌] T.Tachizawa,K.Maeda and T.Torii: "Non-Abelian Black Holes and Catastrophe Theory II:Charged Type" Phys.Rev.(in press). (1995)
• [文献書誌] L.Gurnnarsen,H.Shinkai and K.Maeda: "Finding Principal Null Directions for Numerical Relativists" Class,Quantum Grav.12. 133-140 (1995)
• [文献書誌] T.Hirai and K.Maeda: "Gauge-invariant Cosmological Perturbations in Generalized Einstein Theories" Astrophys.J.431. 6-19 (1994)
• [文献書誌] J.Koga and K.Maeda: "Superradiance around Rotating Dilatonic Black Holes" Phys.Lett.B340. 29-34 (1994)
• [文献書誌] K.Maeda,et al: "Stability of Non-Abelian Black Holes and Catastrophe Theory" Phys.Rev.Lett.72. 450-45 (1994)