原始ブラックホールの観測的検証に向けた理論研究

原初黑洞观测验证的理论研究

• 批准号: 18J12728
• 负责人: 猪又 敬介
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12728/
• 关键词: 初期宇宙論; 原始ブラックホール; 重力波; 密度揺らぎ

令和元年度は昨年度に引き続き、密度揺らぎが生成する重力波に注目して研究を進めた。まず、ビッグバン元素合成が起きるよりも前の宇宙において(初期)物質優勢期が存在する場合に、どのような(密度揺らぎが生成する)重力波のスペクトルが予言されるのかを調べた。初期物質優勢期が重力波へ与える影響に関する先行研究では、初期物質優勢期がどのようにして放射優勢期に遷移するのかを十分に考慮していなかったが、本研究ではそれを注意深く考慮した。結果として、生成する重力波の量は、遷移がゆっくりと起きる場合は先行研究よりも少なく、遷移が素早く起きる場合は先行研究よりも多くなるということが明らかになった。特に、素早い遷移による重力波の増大機構は、その後の論文でポルターガイスト機構と名付けた。なお、この研究に関する論文はすでに雑誌に掲載されている。その後、遷移が素早く起きる具体例として、原始ブラックホールが宇宙の主要な成分になるような時期が存在するシナリオについて調べた。原始ブラックホールは、非相対論的粒子として振る舞うため、初期に原始ブラックホールが宇宙の主要な成分になる時期は初期物質優勢期とみなせる。特に私は、その原始ブラックホールが蒸発して、初期物質優勢期から放射優勢期へ遷移するようなシナリオを考えた。ブラックホールの蒸発率は質量が軽くなるほど高くなるので、初期物質優勢期から放射優勢期への遷移は素早く起こる。そのため、このシナリオではポルターガイスト機構を通して大きな重力波を生成しうる。私は共同研究者と共にこの事実を初めて明らかにした。この研究に関する論文は、現在、雑誌に投稿中である。

在2019年，与去年一样，我们继续进行研究，重点是密度波动产生的引力波。首先，我们研究了当在大爆炸元件合成之前，宇宙中存在（早期）物质优势时期（早期）物质优势时（早期）的引力波（由密度波动产生）。先前关于早期材料优势对重力波的影响的研究并未完全考虑早期物质主导性如何转变向辐射优势时期，但是本研究仔细考虑了这一点。结果表明，产生的引力波的量比过渡缓慢的研究少于以前的研究，而在过渡迅速发生时的研究中比以前的研究要多。特别是，在随后的论文中，由于快速过渡引起的重力波增加的机制被命名为poltergeist机制。此外，有关这项研究的论文已经发表在《杂志》上。之后，我们研究了一种场景，在这种情况下，原始黑洞成为宇宙的主要组成部分，作为快速过渡的具体例子。由于原始黑洞的行为形式为非层次主义颗粒，因此原始黑洞成为宇宙的主要组成部分的时期可以将其视为早期物质优势的时期。特别是，我提出了一种场景，在这种情况下，原始黑洞从初始材料占主导地位到辐射占主导地位的过渡。黑洞的蒸发率随较轻的质量而增加，因此从初始材料显性周期到辐射时期的过渡更快地发生。因此，在这种情况下，可以通过poltergeist机制产生大型引力波。这是我第一次与我的合作者透露这一事实。目前，这项研究的论文已提交给期刊。

项目成果

Institute for Basic Science (IBS)(韓国)

基础科学研究所 (IBS)（韩国）

パドヴァ大学(イタリア)

帕多瓦大学（意大利）

Big Bang nucleosynthesis constraint on baryonic isocurvature perturbations

大爆炸核合成对重子等曲率扰动的约束

• DOI: 10.1088/1475-7516/2018/12/003
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Inomata Keisuke;Kawasaki Masahiro;Kusenko Alexander;Yang Louis
• 通讯作者: Yang Louis

Gauge independence of induced gravitational waves

感应引力波的规范独立性

• DOI: 10.1103/physrevd.101.023523
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Inomata Keisuke;Terada Takahiro
• 通讯作者: Terada Takahiro

Power spectra of CMB circular polarizations induced by primordial perturbations

原初扰动引起的 CMB 圆偏振的功率谱

• 发表时间: 2018
• 作者: Haga Taku;Inomata Keisuke;Ota Atsuhisa;Ravenni Andrea;Inomata Keisuke;Inomata Keisuke;Inomata Keisuke;Inomata Keisuke;猪又 敬介;Inomata Keisuke;Inomata Keisuke
• 通讯作者: Inomata Keisuke