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2020 年度 実績報告書

連星ブラックホールからの重力波による一般相対論の多角的な検証法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16K05347
研究機関龍谷大学

研究代表者

中野 寛之  龍谷大学, 法学部, 准教授 (80649989)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード重力波物理学 / 重力波天文学 / 重力波 / ブラックホール / 一般相対性理論
研究実績の概要

連星ブラックホールからの重力波を用いた,アインシュタインの一般相対論に対する様々な角度からの厳格な検証法を確立することが,本研究の目的である.具体的には,ブラックホールが一般相対論で予言されるものなのかどうか?強い重力場での一般相対論(アインシュタイン方程式の非線形性)は正しいのか?という問いに答えることができるようにすることである.
連星ブラックホールの合体後,ブラックホールが形成される際に放射されるブラックホール準固有振動で記述されるリングダウン重力波は,最新の第3次重力波観測の感度では,まだうまく捉えられていない.このことから,将来計画を想定し,リングダウン重力波からブラックホールの情報をどの程度の精度で得られるかについて議論し,第5次重力波観測(2025年予定)の時期に日本の重力波望遠鏡KAGRAが目指すべき感度について検討を行った.
一方でLIGO/Virgoの第3次重力波観測は,興味深い重力波源からの信号を捉えた.重力波イベント名GW190521である.この重力波源は,地上重力波望遠鏡にとっては大きい質量の連星ブラックホールであり,主にマージャー重力波とリングダウン重力波が観測された.ただ,遠方からの重力波であるために信号対雑音比が小さく,ブラックホール・スペクトロスコピー(様々なブラックホール準固有振動を観測し,スペクトルの無矛盾性を見る)をするためには十分ではなかった.将来計画を意識し,宇宙重力波望遠鏡計画B-DECIGOを考慮した相対論の非線形の検証方法としての「インスパイラル・リングダウン無矛盾テスト」について議論した.
上記以外にも多くの重力波が観測されたことから,その連星系の起源について研究を進めた.
最後に,最終年度であることから,特に,インスパイラル理論重力波波形に関するレビュー論文を作成した.査読が終了し,現在出版待ちの状態である.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Southampton(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Southampton
  • [国際共同研究] Rochester Institute of Technology/NASA/Johns Hopkins University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rochester Institute of Technology/NASA/Johns Hopkins University
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] UFRN(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      UFRN
  • [国際共同研究] Universidade de Lisboa(ポルトガル)

    • 国名
      ポルトガル
    • 外国機関名
      Universidade de Lisboa
  • [国際共同研究] University of Toronto(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Toronto
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      1
  • [雑誌論文] Scope Out Multiband Gravitational-Wave Observations of GW190521-Like Binary Black Holes with Space Gravitational Wave Antenna B-DECIGO2021

    • 著者名/発表者名
      Nakano Hiroyuki、Fujita Ryuichi、Isoyama Soichiro、Sago Norichika
    • 雑誌名

      Universe

      巻: 7 ページ: 53

    • DOI

      10.3390/universe7030053

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Current status of space gravitational wave antenna DECIGO and B-DECIGO2021

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Seiji et al. [including Nakano Hiroyuki]
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: N.A. ページ: N.A.

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab019

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Overview of KAGRA: Calibration, detector characterization, physical environmental monitors, and the geophysics interferometer2021

    • 著者名/発表者名
      The KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: N.A. ページ: N.A.

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab018

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vibration isolation systems for the beam splitter and signal recycling mirrors of the KAGRA gravitational wave detector2021

    • 著者名/発表者名
      The KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 38 ページ: 065011~065011

    • DOI

      10.1088/1361-6382/abd922

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Black hole spectroscopy for KAGRA future prospect in O52020

    • 著者名/発表者名
      Uchikata Nami、Narikawa Tatsuya、Sakai Kazuki、Takahashi Hirotaka、Nakano Hiroyuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 024007

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.024007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chirp mass and spin of binary black holes from first star remnants2020

    • 著者名/発表者名
      Kinugawa Tomoya、Nakamura Takashi、Nakano Hiroyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 498 ページ: 3946~3963

    • DOI

      10.1093/mnras/staa2511

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of binary black holes similar to GW190521 with a total mass of ?150 M? from Population?III binary star evolution2020

    • 著者名/発表者名
      Kinugawa Tomoya、Nakamura Takashi、Nakano Hiroyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 501 ページ: L49~L53

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slaa191

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of mass gap compact object and black hole binary from Population III stars2020

    • 著者名/発表者名
      Kinugawa Tomoya、Nakamura Takashi、Nakano Hiroyuki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 021E01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa176

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of independent component analysis to the iKAGRA data2020

    • 著者名/発表者名
      The KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 ページ: 053F01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa056

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prospects for fundamental physics with LISA2020

    • 著者名/発表者名
      Barausse Enrico、Berti Emanuele、Hertog Thomas、Hughes Scott A.、Jetzer Philippe、Pani Paolo、Sotiriou Thomas P.、Tamanini Nicola、Witek Helvi、Yagi Kent、Yunes Nicolas、et al.
    • 雑誌名

      General Relativity and Gravitation

      巻: 52 ページ: 81

    • DOI

      10.1007/s10714-020-02691-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Overview of KAGRA: KAGRA science2020

    • 著者名/発表者名
      The KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: N.A. ページ: N.A.

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa120

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The current status of contribution activities in Japan for LISA2020

    • 著者名/発表者名
      Izumi Kiwamu、Sago Norichika、Akutsu Tomotada、Ando Masaki、Fujita Ryuichi、Fukunabe Kenji、Kita Naoki、Kobayashi Masato、Komori Kentaro、Michimura Yuta、Musha Mitsuru、Nagano Koji、Nakano Hiroyuki、Okasaka Hiroki、Seto Naoki、Shoda Ayaka、Tagoshi Hideyuki、Takano Satoru、Takeda Hiroki、Tanaka Takahiro、Yamada Kei
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: N.A. ページ: N.A.

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa124

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Overview of KAGRA: Detector design and construction history2020

    • 著者名/発表者名
      The KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: N.A. ページ: N.A.

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa125

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 突発的重力波カタログ2(GWTC-2)と重力波物理学2021

    • 著者名/発表者名
      中野寛之
    • 学会等名
      The 4th workshop on "Mathematics and Physics in General Relativity"
    • 招待講演
  • [図書] 相対論と宇宙の事典(分担執筆:5章 5.6 GPS,5.9 重力波の直接検出)2020

    • 著者名/発表者名
      安東正樹、白水徹也、浅田秀樹、石橋明浩、小林努、真貝寿明、早田次郎、谷口敬介
    • 総ページ数
      432
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254131284
  • [備考] 連星ブラックホールからの重力波による 一般相対論の多角的な検証法の確立 (16K05347)

    • URL

      https://sites.google.com/site/denden919/home/research/16k05347

  • [備考] Black Hole Perturbation Club

    • URL

      https://sites.google.com/view/bhpc1996/home

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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