2017 Fiscal Year Research-status Report
ブラックホール時空におけるスピン粒子の軌道変化の研究
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16K05356
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐合 紀親 九州大学, 基幹教育院, 助教 (50540291)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ブラックホール摂動法 / 重力波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、相対論的連星の運動とそれに伴う重力波輻射の影響をブラックホール摂動法を用いて明らかにすることである。そのために、以下の手順で計算を行う。(1)まず、ブラックホール時空に重力場摂動がない場合の粒子の軌道を計算する。(2)次に、得られた軌道を基に、重力場摂動方程式の源項となるエネルギー運動量テンソルを導出する。(3)グリーン関数法を用いて摂動方程式を解き、重力場摂動を求める。(4)重力場摂動の情報から重力波輻射を計算する。過去の研究では、運動する粒子を内部構造の影響を無視した質点近似の下で、上記手順を実行する専用の計算コードを作成し、運動パラメータの永年変化の公式を導出した。本研究では、これをスピン粒子の場合に拡張し、軌道や放出される重力波にスピンが及ぼす影響を評価することを目指す。
平成28年度は、赤道面円軌道で中心ブラックホールと粒子のスピンの向きが平行の場合に注目して、重力波によるエネルギー放出量や軌道位相に粒子スピンが及ぼす影響を評価した。
本年度は、歳差運動の影響を評価するため、赤道面に対して軌道面及び粒子スピンがずれている場合に注目して、重力波放出量や軌道位相を評価することを目標とした。そのために、先行研究で赤道面円軌道に対して導出されていた重力波振幅の定式を、より一般の束縛軌道に対して適用できるように再定式化した。また、軌道傾斜角及び粒子スピンの大きさを展開パラメータとしてPapapetrou方程式を展開し、逐次的に展開係数を求めることで解を求めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年度の目標は、赤道面に対して軌道面及び粒子スピンがずれている場合に放出される重力波を計算し、歳差運動の影響を評価することをであった。しかし、注目する軌道に対する運動方程式の解を得るのに想定よりも時間がかかったため、重力波放出量や軌道位相の計算に取り掛かることができなかった。このことから、現在の達成度は「やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、平成29年度に導出した運動方程式の解をもとに、赤道面に対して軌道面及び粒子スピンがずれている場合の重力波放出量を計算し、歳差運動が及ぼす影響を評価する。
また、これまでの研究では、ポストニュートン近似を用いて解析的に計算を行ってきた。この計算をポストニュートン近似を用いずに数値的に行うため、専用コードの開発を数学計算ソフトウェアmapleを用いて進める。
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| Causes of Carryover |
(理由) 議論、情報交換のために参加を予定していた研究会とのスケジュール調整がつかず、参加を見送った。また、導入予定であった計算機の再検討が必要であったため、平成29年度に購入が間に合わなかった。以上の理由により、次年度使用額が生じた。
(使用計画) 前年度に導入予定であった計算機については、早急に選定を行い購入する。また、旅費に関する次年度使用額については、関連する他の研究会への参加、共同研究者の招聘等に充てる。
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