回転するブラックホールと重力波によるストリングアクシオン探査に向けた理論研究

利用旋转黑洞和引力波进行弦轴子探测的理论研究

• 批准号: 22KJ1848
• 负责人: 大宮 英俊
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kobe University (2023)Kyoto University (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1848/
• 关键词: ブラックホール; アクシオン; 重力波

究極理論の筆頭候補である超弦理論は，(ストリング)アクシオンと呼ばれる新粒子を予言する．アクシオンを検証する手段として，回転するブラックホール周りで自発的に生じるアクシオンの雲から放射される特徴的な重力波の観測が有力である．重力波検出の進展に伴い，このような重力波の観測も可能になりつつある．しかし，重力波検出に必要なアクシオン雲進化の理論予測は，自己相互作用に起因する複雑さのため不十分である．そこで，本研究では非線形な数値計算によりアクシオン雲の進化を追跡することを試みた．特に，従来から予想されている，ボーズノヴァと呼ばれる自己相互作用による引力が雲を崩壊させ，爆発的な重力波放射が生じる現象が起こるか否かについて検証した．当初の予定通り，アクシオン雲の進化を追跡する非線形な数値計算手法を開発し，実際の回転するブラックホール周りの自己相互作用するアクシオン雲へと適用した．この成果として，従来ボーズノヴァが起こると考えられていたパラメタ―領域では，自己相互作用が効率的な散逸プロセスを引き起こすことによって雲の成長が止まり，ボーズノヴァが起こらないことを示した．また，雲の終状態は，雲がブラックホールからエネルギーを引き抜くプロセスと，自己相互作用によるエネルギー散逸が釣り合った準定常状態であることが得られた．本研究の成果は，雲が放射する特徴的な重力波を予言するための基礎を与えるため重要であると考えられる．

Superstring theory is a candidate for ultimate theory. The method of detection and detection of gravity waves is very powerful. Gravity wave detection progress is accompanied by, such as gravity wave detection may be caused by. Theoretical prediction of cloud evolution due to gravity wave detection is necessary for self-interaction. In this paper, we try to track the evolution of cloud by calculating the nonlinear numerical value. In particular, the phenomenon of gravitational wave emission due to self-interaction between gravity and cloud collapse and explosion occurs. At the beginning of the predetermined communication, the evolution of the cloud is traced, and the non-linear numerical value calculation method is developed, and the actual return is realized. The results of this research show that the interaction between the two groups is very effective in terms of dispersion and growth. The final state of the cloud is the quasi-steady state of the cloud. The results of this study are as follows: 1. The characteristics of cloud radiation and gravity waves are discussed in detail.

项目成果

回転するブラックホール周りにおける自己相互作用するアクシオンの進化

旋转黑洞周围自相互作用轴子的演化

• 发表时间: 2022
• 作者: Ken Takahashi;Hiroshi Nakano;Hirofumi Sato;鈴木功子 金子守恵;金子守恵 鈴木功子;吉原雅人;吉原雅人;吉原雅人;岡田 悠汰;Yuta Okada;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya;大宮英俊
• 通讯作者: 大宮英俊

Gravitational waves from the axion cloud

来自轴子云的引力波

• 发表时间: 2022
• 作者: Ken Takahashi;Hiroshi Nakano;Hirofumi Sato;鈴木功子 金子守恵;金子守恵 鈴木功子;吉原雅人;吉原雅人;吉原雅人;岡田 悠汰;Yuta Okada;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya
• 通讯作者: Hidetoshi Omiya