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2023 年度 実施状況報告書

光的測地線の大域的性質に関する理論的研究とブラックホールの観測への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1933
配分区分基金
研究機関京都大学

研究代表者

天羽 将也  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
キーワード重力理論 / 一般相対性理論 / ブラックホール
研究実績の概要

対称性の高い時空で便利な光子球面という定義を、対称性の低い時空でも機能するよう一般化した「dark horizon」についての研究に引き続き取り組み、dark horizonがブラックホールの近傍の光源の運動の影響(ビーミング効果)を適切に取り込んだ概念であることを明らかにした。また関連して、当初の計画通り光的測地線の光的無限遠への到達条件の研究を進め、一般の漸近的平坦時空における、光的測地線の光的無限遠到達の十分条件の改良に成功した。また、本研究テーマの一部であるブラックホールの面積不等式と関連して、Black Hole ChemistryにおけるReverse Isomerimetric Inequalityと呼ばれる予想に取り組んだ。具体的には、角運動量の寄与を取り入れることにより、元々提案されたReverse Isomerimetric Inequalityよりも強い不等式を構築できるのではないかと予想を立て、具体例をもとにその妥当性について検証を行った。具体例として、4次元時空においてはKerr-Newman-AdS、Kerr-Sen-AdS、超重力・荷電回転ブラックホール、AdS C計量、5次元時空においては超重力・荷電回転ブラックホール、重力ソリトン、5次元以上ではブラックリング、といったさまざまな次元・トポロジーの例について幅広いパラメータに対して検証を行い、その全てについて新しい予想をサポートする結果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

dark horizonが光源の位置のみならず、その運動の影響も適切に取り込んだ概念であることを明らかにしたことは、当初の計画以上の進展であった。加えて、光的測地線の光的無限遠への到達条件について、一般の漸近的平坦時空において証明することができた点についても想定以上の成果であった。加えて、Reverse Isomerimetric Inequalityを改良する予想を構築できたことも、当初の計画以上であった。

今後の研究の推進方策

今後の研究計画は次の2点からなる:
1. Reverse Isomerimetric Inequalityに対応する不等式予想を漸近的平坦時空で構築すること
2. dark horizonの観測との対応を明確化すること

次年度使用額が生じた理由

他の研究費を獲得し、スペインへの渡航費用などの支出を抑えることができたため、今年度の支出を抑えることができた。一方で、海外の研究者との共同研究の中で再度渡航の意義を感じたため、次年度の支出に充てることとなった。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Barcelona(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      University of Barcelona
  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of null geodesics near future null infinity. IV. Null-access theorem for generic asymptotically flat spacetime2023

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo、Keisuke Izumi、Yoshimune Tomikawa、Tetsuya Shiromizu、Hirotaka Yoshino
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 ページ: 124050-1, 9

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.124050

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entropy Bounds for Rotating AdS Black Holes2023

    • 著者名/発表者名
      Amo Masaya、Frassino Antonia M.、Hennigar Robie A.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 ページ: 241401-1, 7

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.131.241401

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 回転AdSブラックホールの面積上限予想2024

    • 著者名/発表者名
      天羽将也
    • 学会等名
      第8回ブラックホール研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Entropy Bounds for Rotating AdS Black Holes2024

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo
    • 学会等名
      The 2nd young researchers' workshop of the Extreme Universe Collaboration
    • 国際学会
  • [学会発表] Entropy Bounds for Rotating AdS Black Holes2024

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo
    • 学会等名
      Gravity and Cosmology 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] 定常AdSブラックホールの面積の上限予想2024

    • 著者名/発表者名
      天羽将也
    • 学会等名
      大阪公立大学宇宙物理研究室コロキウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Entropy Bounds for Rotating AdS Black Holes2023

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo
    • 学会等名
      The 32nd Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] 拡張ブラックホール熱力学における新しい不等式予想の提唱2023

    • 著者名/発表者名
      天羽将也
    • 学会等名
      日本物理学会2023年秋季大会
  • [学会発表] New Inequalities in Extended Black Hole Thermodynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo
    • 学会等名
      ExU-YITP Workshop on Holography, Gravity and Quantum Information
    • 国際学会
  • [学会発表] New Inequalities in Extended Black Hole Thermodynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo
    • 学会等名
      Gravity-New perspectives from strings and higher dimensions
    • 国際学会
  • [学会発表] A generalization of photon sphere based on escape cone2023

    • 著者名/発表者名
      Masaya Amo
    • 学会等名
      23rd Eastern Gravity Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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