一般相対論を最小限に修正した重力理論による宇宙論の解明

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本年度は、一般的な2自由度スカラー・テンソル理論において予言される現象が一般相対論のものと観測的に区別できるかを検証した。本研究では一般的な2自由度スカラー・テンソル理論のうち、太陽系のテストを満たし、かつ重力波の伝播速度が光速度と一致するようなクラスを扱った。まずブラックホール解に関して、上記の理論で漸近的平坦かつ静的球対称な解はシュバルツシルト解のみであることを解析的・数値的方法によって明らかにした。また、ゆっくり回転するブラックホール解はカー解に一致することを示した。これらの結果より、上記の2自由度理論におけるブラックホールは多くの場合において一般相対論におけるものと区別できないといえる。次に宇宙論的な観点から、一様等方時空まわりにおける背景場および物質の密度ゆらぎのふるまいが一般相対論の場合と異なるかを調べた。その結果、背景場についてはモデルパラメータのとり方によってΛCDMモデルを含む様々な宇宙の時間発展を再現できることを示した。また宇宙論的摂動について、物質ゆらぎの短波長・長波長極限のいずれの場合でも重力ポテンシャルの形がΛCDMモデルのものと一致することを示した。ただし、この式には背景場の量が含まれるため、背景場のふるまいがΛCDMモデルからずれる場合には同時に物質ゆらぎのふるまいもずれることになる。また、中間スケールのゆらぎでは背景場だけではなくモデルパラメータの影響も現れる可能性がある。そのため、今後は宇宙マイクロ波背景放射等に関するより詳細な解析を行って一般相対論との違いを探る必要がある。