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2020 年度 実績報告書

重力波観測と整合的な重力理論の探求

公募研究

研究領域重力波物理学・天文学:創世記
研究課題/領域番号 20H04745
研究機関立教大学

研究代表者

小林 努  立教大学, 理学部, 教授 (40580212)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード宇宙論 / 重力
研究実績の概要

シフト対称な高次スカラーテンソル理論における、時間依存のスカラーヘアーを持つ球対称ブラックホールの奇パリティ摂動を研究した。解析は縮退条件を仮定しない一般的な方法で行った。それにもかかわらず、宇宙論的テンソルモードと同様に、単一のマスター変数に対する2次方程式に行き着く。このようにして、奇パリティ摂動に対する2次ラグランジアンの一般形を同定し、Regge-Wheeler方程式の一般化を導いた。また、マスター変数に対する有効計量の構造を調べ、安定性条件を精密化した。一般化されたRegge-Wheeler方程式の応用として、ある非自明なブラックホール解の準固有モードを計算した。最後に、我々の結果を、物質のエネルギー運動量テンソルをソース項として含むように拡張した。
SU(2)ゲージ場あるいは互いに直交するベクトル場の3つ組が存在する場合の、一様・等方・正曲率の宇宙のダイナミクスを研究した。SU(2)の場合、ゲージ場の配置については以前から知られているアンザッツを用いるが、ノンアーベリアン対称性の場合はより非自明であり、新しいアンザッツを開発した。特に、アキシオン-SU(2)インフレーションとU(1)×U(1)×U(1)対称性を持つベクトル場によるインフレーションを考え、そのダイナミクスを詳細に数値的に解析した。ベクトル場を通して空間曲率の新しい効果が現れ、従来にないインフレーション以前のダイナミクスを引き起こすことが判明した。その結果、ベクトル場を持つ閉じた宇宙は、インフレトン場のみで満たされた宇宙よりも、崩壊に対してわずかに安定であることがわかった。

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

順調に論文を執筆したため。

今後の研究の推進方策

計画通り研究を進める。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Perturbations and quasinormal modes of black holes with time-dependent scalar hair in shift-symmetric scalar-tensor theories2021

    • 著者名/発表者名
      Tomikawa Keitaro、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.084041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves in Kasner spacetimes and Rindler wedges in Regge-Wheeler gauge: Formulation of Unruh effect2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Yuuki、Yamamoto Kazuhiro、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.083503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanohertz gravitational waves from a null-energy-condition violation in the early universe2020

    • 著者名/発表者名
      Tahara Hiroaki W. H.、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.123533

    • 査読あり
  • [雑誌論文] UV sensitive one-loop matter power spectrum in degenerate higher-order scalar-tensor theories2020

    • 著者名/発表者名
      Hirano Shin’ichi、Kobayashi Tsutomu、Yamauchi Daisuke、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.103505

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new mechanism for freezing extra dimensions with higher-order curvature terms2020

    • 著者名/発表者名
      Tahara Hiroaki W.H.、Kobayashi Tsutomu、Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 811 ページ: 135857~135857

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2020.135857

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanohertz gravitational waves from NEC violation in the early universe2020

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      7th Korea-Japan workshop on dark energy
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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