動的なブラックホールのフォトンスフィアとシャドウの研究

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本年度は、シェルの重力崩壊で形成されるブラックホールについて、ブラックホールシャドウがどのように形成され変化するかを観察した。特に複数のモデルを観察し、重力崩壊の詳細な過程とシャドウの形成について議論した。結果として、重力崩壊で形成されるブラックホールについては、時空のダイナミクスによって光の赤方偏移が起き、シャドウが形成されることがわかった。また、自然な引力に従う重力崩壊過程ではシャドウがなだらかに形成されるのに対し、重力崩壊に外的な要因があるときは瞬間的に赤方偏移することや強い青方偏移が起こる可能性を示し、観測への一定の示唆も得た。この研究は安積(TDSE)、木村(立教大)、岡林(大阪市大)との共同研究で行った。第23回特異点研究会や日本物理学会2023年春季大会などの学会で発表し、一定の評価を得て、さらなる発展につながる議論をした。また関連する研究として、原始ブラックホール連星系の研究も行った。この研究では原始ブラックホール連星系の有効スピンの分布を導出し、現在の重力波観測との整合性などを示した。この研究は原田（立教大）、多田、横山、柳（名古屋大）との共同研究で行った。論文をAstrophysical Journalにて出版し、複数の学会・研究会で発表を行なった。またそのほかの関連研究として、等曲率ゆらぎの重力崩壊にともなう原始ブラックホールの形成についても研究を行なっている。発展途上ではあるが、物質場の質量とブラックホール形成との関係に一定の示唆を得ている。この研究は佐々木（東大）、平野（小山高専）、柳（名古屋大）との共同研究である。