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2014 年度 実施状況報告書

初期宇宙物質優勢期における原始ブラックホール形成

研究課題

研究課題/領域番号 26400282
研究機関立教大学

研究代表者

原田 知広  立教大学, 理学部, 准教授 (60402773)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード一般相対論 / ブラックホール / 重力崩壊 / インフレーション宇宙論 / 原始密度ゆらぎ
研究実績の概要

宇宙の物質優勢期の原始ブラックホールの非球対称的な形成について研究を行った。具体的には、Khlopov and Polnarev (1980)による解析を柳哲文助教(名大)とともに再検討した。その結果、彼らの解析はその当時の解析手法の適用としては妥当だが、部分的にニュートン重力の解析に頼っていたりしているため、現在の数値相対論を適用すれば新たな結果が得られる可能性があるという結論に至った。また、Jhingan教授(Jamia Millia Islamia)とともに完全に一般相対論的な取り扱いに向けての研究に着手した。さらに、原始ブラックホールの形成条件として長年の課題となっている分離宇宙条件について、最近の指摘も取り込んで新たな知見を得て、さらに加速膨張宇宙における分離宇宙条件についても考察した。この研究はCarr教授(Queen Mary University of London)と共同で行い、Carr and Harada (2015)としてPhysical Review誌に掲載された。これと平行して、物質の状態方程式を一般的にしたときに、宇宙論的初期密度ゆらぎとして宇宙論的長波長解の構成を対称性を仮定せずに行った。そして、得られた長波長解を球対称系に適用して、それを初期条件とする宇宙論的な一般相対論的数値シミュレーションを行なって、原始ブラックホール形成臨界を、様々なゆらぎの分布に応じて計算した。そして、既存の研究結果を統一して一貫した説明を与え、地平線突入時の密度ゆらぎの臨界値を与える解析公式が数値計算結果と良い精度で一致することを示した。これらの研究は、柳助教、中間智弘氏(東大)、古賀泰敬氏(立教大)と共同で行った。その結果は論文としてまとめ、Harada, Yoo, Nakama and Koga (2015)として査読を経てPhysical Review誌に掲載が決定された。

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

初年度の計画通り研究が進んだ。

今後の研究の推進方策

今後も研究計画に基づいて一般相対論的かつ宇宙論的な一貫した新しい方法によって、物質優勢期の原始ブラックホール形成条件と形成率を求めていく。

次年度使用額が生じた理由

海外渡航費用が当初の見積りより少額に収まったことと、海外からの招聘の対象であった海外研究者が他機関の招聘により来日し、その機会に本研究に関する共同研究をすすめることができたので、改めて本予算での招聘が不必要になったため。

次年度使用額の使用計画

本年度は当初の予想よりも重要な国際会議や国際研究集会が多い。その内の一つないし二つには参加予定であるが、研究代表者が出席できない国際会議にも研究協力者に本予算から旅費を支出して出席してもらうなどする計画である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cosmological long-wavelength solutions and primordial black hole formation2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harada, Chul-Moon Yoo, Tomohiro Nakama and Yasutaka Koga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 91(8) ページ: 084057 (25pp)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.91.084057

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The separate universe problem: 40 years on2015

    • 著者名/発表者名
      B. J. Carr and Tomohiro Harada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 91(8) ページ: 084048 (16pp)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.91.084048

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] How small can an over-spinning body be in general relativity?2014

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichi Nakao, Masashi Kimura, Tomohiro Harada, Mandar Patil and Pankaj S. Joshi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 90 (12) ページ: 124079 (15pp)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.90.124079

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Black holes as particle accelerators: a brief review2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harada and Masashi Kimura
    • 雑誌名

      Class. Quant. Grav.

      巻: 31 ページ: 243001 (17pp)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1088/0264-9381/31/24/243001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 宇宙論的非線形ゆらぎと原始ブラックホール形成2015

    • 著者名/発表者名
      原田知広(立教大)、柳哲文(名大)、中間智弘(東大)、古賀恭敬(立教大)
    • 学会等名
      日本物理学会2015年年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-24
  • [学会発表] Black holes as particle accelerators: a brief review2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harada
    • 学会等名
      The 24th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      東京大学Kavli IPMU(千葉県柏市)
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
  • [学会発表] 漸近的準一様解について2014

    • 著者名/発表者名
      原田知広(立教大)、柳哲文(名大)
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-21
  • [学会発表] Threshold of primordial black hole formation2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harada
    • 学会等名
      The 15th Canadian Conference on General Relativity and Relativistic Astrophysics
    • 発表場所
      ウィニペグ(カナダ)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
  • [備考] 原始ブラックホールについて

    • URL

      http://www2.rikkyo.ac.jp/web/harada/kaken_pbh/index.html

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公開日: 2016-05-27  

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