2023 年度研究成果報告書

連星ブラックホールの自転から迫る原始ブラックホールの検証

研究課題

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研究課題/領域番号	19K03864
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関	東京工業大学
研究代表者	須山輝明東京工業大学, 理学院, 教授 (20456198)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード	原始ブラックホール / 重力波
研究成果の概要	原始ブラックホール形成に必要な原始密度揺らぎの大きさの閾値を求めました。閾値は角運動量の２次のオーダーで増加し、回転速度が大きい原始ブラックホールほど形成しにくいという結果が得られました。このことは、原始ブラックホールの形成時における角運動量分布を主に決めるのは、閾値ではなく揺らぎの分布関数であることを示すものです。この結果を踏まえ、合体率分布に基づいて原始ブラックホールを重力波観測から検証するための方法論を構築し、LIGO-VirgoのO3観測による実データに適用しました。そして、現在のデータ数では不十分で、将来観測によるデータ蓄積が必要であることを示しました。
自由記述の分野	宇宙論
研究成果の学術的意義や社会的意義	LIGOによるブラックホール(BH)連星の発見以降、原始BHが注目を集めています。原始BHが本当に宇宙に存在するかどうかを明らかにすることで、初期宇宙の解明が一段と進みます。原始BHは、重力波だけでなく他にも遠方の星を重力レンズで増光させたり、宇宙マイクロ波背景放射を歪めたりと、様々な電磁的観測シグナルを生み出します。これまでにもそのような電磁観測から原始BHの存在量に制限が与えられてきましたが、LIGO以降、重力波を用いた原始BHの検証という新しい潮流が生まれています。本研究は原始BHの新しい検証方法を構築し、原始BHの存在可能性に対する知見を拡げるものです。