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2015 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, 教授 (60402773)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードブラックホール / 重力崩壊 / 膨張宇宙 / インフレーション宇宙論
研究実績の概要

私は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、非球対称ダストの厳密解であるSzekeres解に基づいて原始ブラックホール形成を議論するための数学的な枠組みに関する研究を行った。この研究結果は論文としてまとめPhysical Reviewに投稿した。さらに、私は柳助教(名大)および大川博士(早大)とともに、原始ブラックホールの非球対称形成を再現してその形成条件を探るための数値相対論による数値コード構築に着手した。また、私は加速膨張領域を含む原始ブラックホール形成に関する議論をCarr教授(Queen Mary University of London)と行なっている。

私は原始ブラックホールを含むより広い文脈から宇宙物理学的ブラックホール近傍の現象についても研究を進めている。私はPatil博士(立教大PD)らと、Kerr時空による粒子加速タイムスケールについて、回転パラメータが亜臨界の場合と超臨界の場合の違いに注目して議論した。その結果はEurophysics Lettersに掲載された。また、私は小笠原氏(立教大M2)らとともに、最大回転ブラックホールの近傍で粒子衝突が起こると衝突Penrose過程によって大きなエネルギー獲得が可能になることを示し、その際には非常に重い粒子が生成されなければならないことを示した。この結果はPhysical Reviewに掲載された。また、ブラックホールと区別がつきにくい天体として、ワームホールの可能性が議論されている。私は國分氏(立教大D2)らとともに、安定なワームホールの可能性について議論し、Class. Quantum Grav.に二編の論文を発表した。

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

当初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の算出を行う。一方、本研究に関する新しい状況として、LIGOによるブラックホール連星からの重力波の直接検出がある。すでに重力波源が原始ブラックホール連星である可能性が議論されているが、そのような文脈において何か本研究から言えることがないか検討している。

次年度使用額が生じた理由

研究協力者の平成27年度の学会出張が3月下旬となり、次年度に旅費の精算を繰越したため。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は、昨年度末の研究協力者の旅費精算に充てられる。翌年度分として請求した助成金については、翌年度分助成金使用計画として提出した使用計画に基づいて使用する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High efficiency of collisional Penrose process requires heavy particle production2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Ogasawara, Tomohiro Harada and Umpei Miyamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 93 ページ: 044054

    • DOI

      doi:10.1103/PhysRevD.93.044054

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Does the Gauss- Bonnet term stabilize wormholes?2015

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Kokubu, Hideki Maeda and Tomohiro Harada
    • 雑誌名

      Class. Quant. Grav.

      巻: 32 ページ: 235021

    • DOI

      doi:10.1088/0264-9381/32/23/235021

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Negative tension branes as sta- ble thin shell wormholes2015

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Kokubu and Tomohiro Harada
    • 雑誌名

      Class. Quant. Grav.

      巻: 32 ページ: 205001

    • DOI

      doi:10.1088/0264-9381/32/20/205001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Timescale for trans-Planckian collisions in Kerr spacetime2015

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

      Europhys. Lett.

      巻: 110 ページ: 30004

    • DOI

      doi:10.1209/0295-5075/110/30004

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 原始ブラックホールの非球対称形成モデル:厳密解2016

    • 著者名/発表者名
      原田知広、Sanjay Jhingan
    • 学会等名
      日本物理学会2016年年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [学会発表] ブラックホール周辺:衝突Penrose過程・光子球/音速点対応2016

    • 著者名/発表者名
      原田知広
    • 学会等名
      ブラックホール磁気圏研究会
    • 発表場所
      ホテルマウントレースイ(北海道夕張市)
    • 年月日
      2016-03-02 – 2016-03-05
    • 招待講演
  • [学会発表] PBHの非球対称形成モデル2016

    • 著者名/発表者名
      原田知広
    • 学会等名
      第17回特異点研究会「特異点と時空、および関連する物理」
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-11
  • [学会発表] Can an over-spinning Kerr geometry be the source of ultra-high energy cosmic rays and neutrinos?2016

    • 著者名/発表者名
      原田知広
    • 学会等名
      第17回特異点研究会「特異点と時空、および関連する物理」
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-11
  • [学会発表] Szekeres解の宇宙物理学への応用2015

    • 著者名/発表者名
      原田知広、Sanjay Jhingan
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25 – 2015-09-25
  • [学会発表] Primordial black hole formation from cosmological fluctuations2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harada
    • 学会等名
      Hot Topics in General Relativity and Gravitation 2
    • 発表場所
      Quy Nhon, Vietnam
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High energy particle collision and collisional Penrose process near a Kerr black hole2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Harada
    • 学会等名
      One Hundred Years of Strong Gravity
    • 発表場所
      Instituto Superior Tecnico in Lisbon, Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2015-06-10 – 2015-06-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 原始ブラックホールについて

    • URL

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

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公開日: 2017-01-06  

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