| 研究課題/領域番号 |
19K03857
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
前田 恵一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70199610)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 一般相対性理論 / 修正重力理論 / 重力波 / 時空特異点 / AdS/CFT対応 |
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| 研究実績の概要 |
ブラックホール連星合体からの重力波の直接観測により新しい天文学として誕生した重力波天文学は、これから益々物理学や天文学に大きな寄与をする段階に入った。この段階において、理論物理学として重要な課題は、観測可能な重力波源の詳細な解析で、現在発見されているブラックホール連星や中性子星連星以外の重力波源はさらに新たな情報をもたらすと期待される。本研究では、そのような新しい重力波源の1つとして注目されている階層的3体系について考察し、内部連星の離心率と軌道傾斜角の間の振動をもたらすKozai-Lidov機構について詳細に解析した。離心率が大きくなるときには大量の重力波が放出されるため、円軌道に近い通常の孤立連星では観測が困難なスパイラル相においても十分な重力波放出が期待できる。星質量ブラックホール、中間質量ブラックホール。超巨大質量ブラックホールの様々な組み合わせを詳細に調べた結果、多くのモデルにおいて現在計画されているLISAなどの宇宙重力波干渉計で十分観測可能となることを示した。この系の重要な特長は、Kozai-Lidov機構により離心率が大きくなる状態が周期的に現れ、同様の重力波放出が周期的に繰り返し起こるため、一度そのような重力波源を発見すると次に観測可能となる時期が予想でき、より詳細な観測が期待できる点にある。
また、相対論的影響が強く表れる超巨大質量ブラックホールを含む系について、高次のポストニュートン近似を含めた詳細な解析を行った。特に、Lense-Thirring効果が重要となるブラックホールが回転している場合について、1.5次のポストニュートン近似を含めた場合のダイナミクスの詳細な解析を行い、Kozai-Lidov振動の周期変化や不規則性をもたらす相対論的補正項の重要性を指摘した。これらの成果は現在学術論文としてまとめている段階で、2021年度中に公表する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
COVID-19感染症の影響で、研究出張(海外・国内)がすべて延期となり、計画していた共同研究の今年度中の遂行が困難になり、研究計画の一部が先送りとなっている。また、講義がすべてオンラインになり、その資料の準備やオンデマンド用の録画に時間を取られ、研究時間を削減せざるを得なくなったのももう一つの大きな理由である。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も海外出張は難しいと思われるが、研究遂行には対面を含めた共同研究が不可欠と考え、次年度秋から年度末にかけて京都大学基礎物理学研究所に長期滞在し、遅れている研究を進める。研究計画では、一般相対性理論を基礎にした重力現象の解析と一般相対性理論を超えた重力理論により未解決重要課題に取り組むことを2つの柱にしているが、後者が特に遅れている。そのような分野の研究に強い研究員を多く抱える基礎物理学研究所に長期で滞在し、情報交換や集中的な議論を重ねることで、本研究の遂行を加速させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19感染症のため、予定していた研究出張(国内を含む)がすべて延期になったのが大きな理由である。また講義がすべてオンラインに変更になったため、その資料準備やオンデマンド用の録画に多くの時間が取られ、研究時間が大きく削減されたことも計画通りの予算使用できなかった理由である。次年度も海外出張は難しいと考えられるので、国内の研究所への長期出張にあてる予定である。また大学を退職したことで新しく必要となるPC用ソフトを購入をする。
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