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強重力場における高エネルギー現象の解明とその観測可能性

强引力场中高能现象的阐明及其可观测性

基本信息

批准号：
20J00416
负责人：
小笠原康太
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00416/
关键词：
一般相対性理論ブラックホール

项目摘要

2019年にM87中心のブラックホール候補天体がつくるシャドウが初観測された．この天体は高速回転している可能性が指摘されており，本研究対象である強重力場を作る回転ブラックホールが有力候補である．中心天体がブラックホールであるか否かを決定するためには，ブラックホールを特徴付ける事象の地平面近傍からの情報を得られる観測可能量を見いださなければならない．そこで本研究では，先述のブラックホールシャドウに関連する，事象の地平面近傍からの脱出確率に関する考察を進めている．今年度は，研究計画「衝突Penrose過程とその応用，観測可能性」をさらに発展させ，特にブラックホールのごく近傍の観測可能性に関する研究を行った．ブラックホール近傍の特徴をより深く解析するために，私が以前開発した光の脱出確率の定式化に対して，near-horizon geometryとよばれる地平面近傍の高い対象性を反映した解析手法を応用し，ブラックホールのごく近傍からの脱出確率を評価した．その結果，高速回転しているブラックホールの近傍では，地平面からの固有距離に応じて光の脱出確率が減少するが，光源が地平面到達直前までは有限の脱出確率を示すことが解析的に明らかになった．ブラックホールからのエネルギー引き抜き過程の反作用効果の定式化に向けて，電荷を持つ球対称ブラックホールまわりのスカラー場の波動方程式の解析およびエネルギー運動量テンソルの構築に関する研究も行った．スカラー場の波動方程式に対して，地平面近傍の解と無限遠方の解をある仮定のもとで適切に接続する手法により，時空全体で適応可能なエネルギー運動量テンソルを構築した．これを用いてエネルギーが引き抜かれるブラックホールの質量と電荷の時間変化を定式化する研究に発展させる予定である．

In 2019, M87 was initially tested. The object of this study is the strong gravitational field. The central object is characterized by information about the proximity of the event to the ground plane, and the energy available for measurement is determined. This study aims to investigate the correlation between the above mentioned phenomena and their accuracy near the ground level. This year, the research project "Conflict Penrose Process and Its Application, Detection Possibility" was launched, and the research on the detection possibility of conflict Penrose Process was carried out in particular. The characteristics of the near-side of the ground plane are analyzed in depth and the accuracy of the near-side of the ground plane is evaluated in the formalization of the near-horizon geometry. As a result, the high speed return speed of the light source decreases the accuracy of the light source from the inherent distance to the ground plane, and the accuracy of the light source from the ground plane to the near distance decreases. Formulation of Reaction Effect of the Process of Motion and Motion, and Research on the Construction of Equation of Ratio of Motion and Motion. The ratio equation of the space field corresponds to the solution near the ground plane and the solution at infinity. The mass and time variation of the charge of the battery are formulated and studied in advance.