| 研究課題/領域番号 |
16K17688
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
柳 哲文 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (60467404)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 原始ブラックホール |
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| 研究実績の概要 |
本研究のメインテーマは非球対称原子ブラックホール形成である．初年度は物質優勢期の重力崩壊のシミュレーションコードの作成と，物質優勢期の原始ブラックホール形成についての基本的な取り扱いについての解析的研究を主に行った．
本年度はまず，初年度の解析的計算を踏まえて，物質優勢期に形成される原始ブラックホールが持つスピンの見積もり，また，スピンの存在による質量分布への影響についての研究を行い，研究成果として学術論文に掲載した．結果として，スピンの存在は角運動量による遠心力の影響で，ブラックホールの形成を抑制する方向に働くことが分かった．また，物質優勢期に形成される原始ブラックホールは非常に大きなスピンをもつことを示唆する結果を得た．この結果は重力波源であるバイナリーブラックホールの起源として原始ブラックホールを考える場合に有用な非常に重要な結果である．
本年度の後半は輻射優勢期に形成される原始ブラックホール量の見積もりに対する再評価を行った．原始ブラックホール量の見積もりは通常，簡便なPress-Schecheterの手法を用いてなされるが，その妥当性についてはあまり詳しく調べられていない．我々は原始ブラックホールの見積もりについて，peak theoryを適用し，非線形性の影響も考慮した新しい原始ブラックホール量の見積もり方法について研究を行っている．これについては現在大詰めの段階で，来年度早々に成果発表できる見込みである．この新しい見積もり方法についての研究は原始ブラックホールの起源となる非一様性の統計的な取り扱いについての基本的な手法の確立も含んでおり，本研究を進める上で欠かせない重要な要素となっている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していた研究の順序とは違う形になっているものの，揺らぎの統計的扱いについての基本的な事柄がまとまりつつあり，非球対称な原始ブラックホール形成のシミュレーションを現実的な形で行える下準備が出来つつあり，概ね順調と言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずはpeak theoryを用いた原始ブラックホール量の見積もり方法について，研究成果をまとめる．この研究の過程において，初期の非一様性を特定の物に限った解析を行っており，その妥当性について球対称を仮定したモンテカルロ解析をすることで確かめる．必要ならば提案した見積もりの方法にフィードバックをかけ，より正確な見積もり方法を提案する．
今後は主に非球対称な原始ブラックホール形成シミュレーションのコード作成に集中する．まずは必要な理論的な整備を行い，数値計算コードの作成に必要な情報をとりまとめる．現実的な初期条件のもとでのシミュレーションをするために，初期データの構築方法の開発を最初に進める．
既存の時間発展コードは漸近平坦な境界条件で書かれており，漸近的に膨張宇宙となるような境界条件に適した変数を用いたコードに書き換える．非球対称な原始ブラックホール形成のシミュレーションがなされた例はこれまでないため，まずは粗い解像度での計算で，球対称な場合を参考に，妥当な結果が再現できるかを見る．必要に応じてメッシュリファインメントなどを用いて中心付近の解像度を上げる手法を取り入れる．
非球対称原始ブラックホール形成において重要なテーマの一つに角運動量の影響と，最終的なブラックホールの角運動量の大きさを知ることが挙げられる．まずは角運動量輸送が効率的に起きそうな状況設定を用意し，実際に回転する原始ブラックホールが形成されるかどうかを確認し，今後の角運動量の見積もりにつなげる．
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