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2023 年度 実施状況報告書

拡がる修正重力理論の地平とその妥当性の多角的検討

研究課題

研究課題/領域番号 20K03936
研究機関立教大学

研究代表者

小林 努  立教大学, 理学部, 教授 (40580212)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード修正重力理論 / ブラックホール
研究実績の概要

本研究では、2つのテンソル自由度を持つ空間的共変重力において、静的かつ球対称なブラックホール解の周りの線形摂動を調査しました。この理論では、重力の修正は外在曲率のトレースであるKの係数に現れる時間依存の関数によって特徴付けられます。
奇パリティ摂動に対する二次作用は、適切な座標変換を行うことで一般相対性理論と同一であることが示されました。また、偶パリティ摂動に対する二次作用も導出されました。このセクターでは、2つのテンソル自由度のうちの1つが瞬間的スカラーモードと混合し、一般相対性理論とは異なるシステムを形成します。モノポールおよびダイポール摂動は、瞬間的スカラーモードのみで構成されており、ユニバーサルホライゾンと無限遠の両方で正則な解は存在しません。
本研究では、内部境界の位置を慎重に扱うことにより、高次多極子の定常摂動も調査しました。この場合も、内部境界と無限遠の両方で正則な解は存在しないことが示され、我々が考慮したブラックホール解が摂動的にユニークであることが確認されました。
また、瞬間的モードを持つ高次スカラーテンソル理論が、危険なモードを含んでいるように見えてもオストログラツキー不安定性を引き起こさないことを示しました。U-DHOST理論と呼ばれます。
U-DHOST理論において、非相対論的物質分布によって供給された弱い重力場を研究しました。完全に退化した理論のケースと異なり、そこで非線形導関数相互作用がVainshtein機構の部分的な破壊を示すために重要であるのに対し、一般的なU-DHOST理論では線形解析が弱い重力場に十分であることを示しました。そして、太陽系テストを回避し、重力波が光速で伝播するU-DHOST理論のサブセットを特定しました。

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

本年度は4本の論文(3本は掲載済み、1本は査読中)を投稿した。また、国際会議・国内ワークショップでも研究成果を発表した。このペースは順調と言える。

今後の研究の推進方策

当初の研究計画通り、申請書類に書いた研究テーマを申請書類に書いた方法で進めていく。

次年度使用額が生じた理由

研究協力者の旅費に使用する予定であったが、件の研究協力者が新型コロナ感染により出張を取りやめるなどしたため、残額が生じた。残額は2024年度助成金と合わせて研究代表者の出張旅費、研究協力者の出張旅費に使用する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Missouri University of/Ohio University/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Missouri University of/Ohio University/Lawrence Berkeley National Laboratory
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Edinburgh
  • [雑誌論文] Weak-field regime of scalar-tensor theories with an instantaneous mode2024

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Tsutomu、Hiramatsu Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: 1~13

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.064091

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First test of the consistency relation for the large-scale structure using the anisotropic three-point correlation function of BOSS DR12 galaxies2023

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Naonori S、Yamauchi Daisuke、Kobayashi Tsutomu、Fujita Tomohiro、Arai Shun、Hirano Shin’ichi、Saito Shun、Beutler Florian、Seo Hee-Jong
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 524 ページ: 1651~1667

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1935

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Black hole perturbations in spatially covariant gravity with just two tensorial degrees of freedom2023

    • 著者名/発表者名
      Saito Jin、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: 1~14

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.104063

    • 査読あり
  • [学会発表] On modified gravity with an instantaneous mode2023

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      Revisiting cosmological non-linearities in the era of precision surveys
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Aspects of modified gravity with just two tensorial degrees of freedom2023

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      COSMO'23
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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