ブラックホールの同定に向けた理論的枠組みの構築

ブラックホールの周辺に物質場が分布する状況を想定して、アインシュタイン方程式を解いて静的な時空解を構成する方法を明らかにした。この方法は、これまでアインシュタインクラスターとして知られていた球状星団のモデルを構成する手法を、中心にブラックホールを含む時空に応用したものである。本研究では、この時空解に対して物質場が満たすべきエネルギー条件を要求して、時空計量(重力)が満たすべき条件を示した。これにより、解を物理的に妥当なクラスへと制限する条件を定量的に与えた。さらにこのエネルギー条件が満たされる範囲のもとで、いくつかの典型的な密度分布を例にとって、銀河中心ブラックホールとダークマターを統一的に記述するモデルを構成した。さらに、このブラックホール時空との比較の対象となる擬似ブラックホールの候補として、高密度コア解を選定した。これについてもエネルギー条件を要求して、物理的に妥当な解のパラメタ領域を明らかにした。その範囲の中で、解に含まれるパラメタと質量やコア半径などの物理量との対応関係を明らかにし、密度プロファイルのパラメタ依存性を解析して、この解が記述する高密度コアの性質を明らかにした。これらの時空モデルに基づいて、ブラックホール周辺のダークマターの中で粒子が楕円軌道を描くときに着目し、離心率が小さい場合において近点シフトを解析的に与えた。これにより近点シフト角が、相対論的重力の効果による順方向シフトと広がった物質場の効果による逆方向シフトの競合関係で決まることを定量的に示した。

ブラックホールの周辺に物質場が分布する状況を想定して、アインシュタイン方程式を解いて静的な時空解を構成する方法を明らかにした。この方法は、これまでアインシュタインクラスターとして知られていた球状星団のモデルを構成する手法を、中心にブラックホールを含む時空に応用したものである。本研究では、この時空解に対して物質場が満たすべきエネルギー条件を要求して、時空計量(重力)が満たすべき条件を示した。これにより、解を物理的に妥当なクラスへと制限する条件を定量的に与えた。さらにこのエネルギー条件が満たされる範囲のもとで、いくつかの典型的な密度分布を例にとって、銀河中心ブラックホールとダークマターを統一的に記述するモデルを構成した。さらに、このブラックホール時空との比較の対象となる擬似ブラックホールの候補として、高密度コア解を選定した。これについてもエネルギー条件を要求して、物理的に妥当な解のパラメタ領域を明らかにした。その範囲の中で、解に含まれるパラメタと質量やコア半径などの物理量との対応関係を明らかにし、密度プロファイルのパラメタ依存性を解析して、この解が記述する高密度コアの性質を明らかにした。これらの時空モデルに基づいて、ブラックホール周辺のダークマターの中で粒子が楕円軌道を描くときに着目し、離心率が小さい場合において近点シフトを解析的に与えた。これにより近点シフト角が、相対論的重力の効果による順方向シフトと広がった物質場の効果による逆方向シフトの競合関係で決まることを定量的に示した。