拡張重力理論における非線形ダイナミクス

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25400277
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 真貝 寿明 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (30267405)
• 研究分担者: 鳥居 隆 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (00360199)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 一般相対性理論 / ブラックホール / 高次元時空 / 重力波

研究実績の概要

2017年度（H29年度）は，研究計画で申請していた「Gauss-Bonnet重力理論での特異点形成」についての論文をまとめ，投稿し，掲載された．ワームホールのダイナミクスおよびスカラー波の衝突現象において，高次の曲率項は特異点形成を避ける方向にはたらくことを結論づけた．また，光的補足面の存在は必ずしも最終的なブラックホール形成を意味しないこともあり得ることを結論した．

ブラックホール合体と重力波イベントの関連については，中間質量・超巨大質量ブラックホールの合体現象によって発生する重力波が，地球上では検出できない低周波数領域に相当することから，宇宙空間での重力波検出計画（LISA, DECIGO）でのイベントレートの見積もりや，より技術的に実現性の高い光格子時計を用いた宇宙空間での重力波検出の新たな方法を提案した．どちらも論文執筆中である．

重力理論を重力波のデータ解析から明らかにするための手法として，ブラックホール合体の最終段階で発生するリングダウン重力波の解析が有力視されている．しかし短時間で消失するこのリングダウン部分をノイズに埋もれたデータから抽出する手法はまだ確立していない．そこで，自己回帰モデル(auto-regressive 法）を用いて，短時間のデータから波形を再構築する方法を重力波のデータ解析に応用し，リングダウン部分を捉えられることを示した．実際にLIGOの報告した最終ブラックホール質量予想値に近い値を示すリングダウン重力波を抽出することができた．

研究成果

• [雑誌論文] Colliding scalar pulses in the Einstein-Gauss-Bonnet gravity (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai, T. Torii
  • 雑誌名: Europian Physics Journal, Web of Conferences 巻: 168 ページ: 04014 (5 p)
  • DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201816804014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Event Rates of Gravitational Waves from merging Intermediate mass Black Holes: based on a Runaway Path to a SMBH (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai
  • 雑誌名: Europian Physics Journal, Web of Conferences 巻: 168 ページ: 05002 (5 p)
  • DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201816805002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of KAGRA: an Underground Gravitational Wave Observatory (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Akutsu et al. (KAGRA collaboration) [226 authors, H.Shinkai included]
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2018 ページ: 013F01 (23 p)
  • DOI: https://doi.org/10.1093/ptep/ptx180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear dynamics in the Einstein-Gauss-Bonnet gravity (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai, T. Torii
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 96 ページ: 044009 (14p)
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.96.044009
  • 査読あり
• [学会発表] 光格子時計を用いた重力波検出法の提案 (2018)
  • 著者名/発表者名: 真貝寿明，玉川徹，野田篤司，香取秀俊，牧野淳一郎，戎崎俊一
  • 学会等名: 日本物理学会，東京理科大学，2018年3月
• [学会発表] Gravitational waves from merging intermediate-mass black holes (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai
  • 学会等名: The 13th International Conference on Gravitation, Astrophysics, and Cosmology (ICGAC-XIII), Seoul, Korea
  • 国際学会
• [学会発表] Nonlinear dynamics in Einstein-Gauss-Bonnet gravity (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai
  • 学会等名: The 13th International Conference on Gravitation, Astrophysics, and Cosmology (ICGAC-XIII), Seoul, Korea
  • 国際学会
• [学会発表] 中間質量ブラックホール合体モデルと重力波観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真貝寿明，戎崎俊一
  • 学会等名: 日本物理学会，宇都宮大学，2017年9月
• [学会発表] Nonlinear dynamics in Einstein-Gauss-Bonnet gravity (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai
  • 学会等名: European Einstein Toolkit Workshop 2017, Spain，2017年10月
  • 国際学会
• [学会発表] Event rates of gravitational waves in space-borne detectors based on a hierarchical growth model of SMBHs (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai
  • 学会等名: The 27th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG27)，広島大学，2017年11月
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of ringdown waveform using Auto-Regressive model (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto, H. Shinkai
  • 学会等名: The 27th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG27)，広島大学，2017年11月
  • 国際学会
• [学会発表] Intermediate-mass black holes as sources of gravitational waves (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Shinkai
  • 学会等名: International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics (CosPA 2017)，京都大学，2017年12月
  • 国際学会
• [備考] 研究成果報告書 拡張重力理論における非線形ダイナミクス
  • URL: http://www.oit.ac.jp/is/%7Eshinkai/research/C25400277_2013-2017.html