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2017 年度 実績報告書

相対論的非一様宇宙の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25400265
研究機関大阪市立大学

研究代表者

中尾 憲一  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (90263061)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワード一般相対論 / 宇宙論 / 非一様宇宙 / ダークエネルギー / 構造形成 / ブラックホール
研究実績の概要

本研究は、近年、精密科学としての進展が著しい分野である観測的宇宙論をさらに精密にするために、相対論的な非一様宇宙の理論的な研究を行うことを目的とし、H25年度からH28年度にかけて進められる予定であったが、H29年度に繰り越された。最終年度であるH29年度には、非一様宇宙のブラックホール形成において、非線形効果によって生成された物質の角運動量の影響を評価し、生成されたブラックホールの角運動量が、放射優勢期よりも物質優勢期の方が非常に大きいことを明らかにした。それ以外に、宇宙論的なスケールのとは限らない一般的な非一様性だが、超弦理論の予言する superspinar (高速回転体) の安定性についての研究をさらに進め、superspinar の周りに不安定性の温床と考えられるエルゴ領域があったとしても、それ自身の物理的性質が明らかにならない限り、安定である可能性を排除できないという、これまでの定説を覆す結論を得た。また、中心的な研究課題である非一様宇宙モデルに関する研究期間全体を通じて得られた成果を簡潔にまとめると以下の通りである。現代の標準宇宙モデルは、「我々のいる場所は特別ではない」というコペルニクス原理を作業仮説として構築されている。この作業仮説を観測事実としたいところだが、非コペルニクス的な非一様性、すなわち我々を中心として等方的な非一様性が存在するかどうかを確認することは容易ではない。そこで、非コペルニクス的な密度揺らぎがコペルニクス原理と整合的な非等方密度揺らぎの重力不安定性による成長や、宇宙背景放射の揺らぎに与える影響を明らかにし、非コペルニクス的な揺らぎにある程度の制限を与えることが可能であることを示した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(India)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Tata Institute of Fundamental Research
  • [国際共同研究] Polish Academy of Science(Poland)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Polish Academy of Science
  • [雑誌論文] Non-linear collisional Penrose process: How much energy can a black hole release?2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Nakao, Hirotada Okawa, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 ページ: 013E01(21p)

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx170

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On the stability of a superspinar2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Nakao, Pankaj S. Joshi, Jun-Qi Guo, Prashant Kocherlakota, Hideyuki Tagoshi, Tomohiro Harada, Mandar Patil, Andrzej Krolak
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 780 ページ: 410-413

    • DOI

      0.1016/j.physletb.2018.03.014

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spins of primordial black holes formed in the matter-dominated phase of the Universe2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harad, Chul-Moon Yoo, Kazunori Khori, Ken-ichi Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 083517(16p)

    • DOI

      0.1103/PhysRevD.96.083517

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear stability of a brane wormhole2017

    • 著者名/発表者名
      Yumi Akai, Ken-ichi Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 024033(15p)

    • DOI

      1103/PhysRevD.96.024033

    • 査読あり
  • [学会発表] Implosion induced by explosion2018

    • 著者名/発表者名
      中尾憲一、内潟那美
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] On the stability of a superspinar2017

    • 著者名/発表者名
      中尾憲一, Pankaj S. Joshi, Prashant Kocharlakota, Jun-Qi Guo, 田越秀行, 原田知広, Mandar Patil, Andrzej Krolak
    • 学会等名
      日本物理学会・秋の分科会
  • [学会発表] 非線形衝突ペンローズ過程によるエネルギー引き抜きの効率について2017

    • 著者名/発表者名
      中尾憲一,大川督博,前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会・秋の分科会
  • [学会発表] 物質優勢期における原始ブラックホール形成における角運動量の効果2017

    • 著者名/発表者名
      原田知広,柳哲文,郡和範,中尾憲一
    • 学会等名
      日本物理学会・秋の分科会
  • [学会発表] Non-linear collisional Penrose process2017

    • 著者名/発表者名
      中尾憲一
    • 学会等名
      3rd Hot Topics in General Relativity and Gravitation
    • 国際学会
  • [学会発表] On the stability of a superspinar2017

    • 著者名/発表者名
      中尾憲一
    • 学会等名
      3rd Hot Topics in General Relativity and Gravitation
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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