宇宙精密観測に基づく軽量スカラー・ベクトル暗黒物質モデルの検証

基于精确宇宙观测的轻量标量矢量暗物质模型验证

• 批准号: 22KJ2236
• 负责人: 野村 皇太
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kobe University
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2236/
• 关键词: 暗黒物質; ダークマター; ブラックホール; アクシオン; 電磁波; X線; 特異点; エントロピー; 重力波; 初期宇宙

電磁波・重力波を用いた宇宙精密観測が今後進展することを踏まえ、それを活用した軽量暗黒物質モデルの検証のための理論的予言を行うことが本研究の目的であった。2022年度は、ブラックホール近傍の電磁波観測が近年急速に発展していることを大きな動機として、アクシオン・光子相互作用がブラックホール磁気圏での電磁波伝播に与える影響を研究した。本研究では、超大質量ブラックホールが特徴とする系の巨大さと強い重力により、長い伝播距離にわたって磁場が保たれること、その帰結としてブラックホール磁気圏を伝播するX線やガンマ線がアクシオンに効率的に転換することを明らかにし、その周波数帯においてブラックホール近傍から放たれる光量が最大で25%減少することを示した。この減光率はアクシオン・光子結合定数やアクシオン質量に依存しており、将来の観測でこの減光を観測すればこれらのパラメータを測定することができる。したがって、本研究により、ブラックホール観測を用いたアクシオン暗黒物質探索方法の一つを与えることができたと言える。本研究成果について、論文を執筆して発表した。また、日本物理学会を含む3件の学会・研究会にて口頭発表を行った。また、当初研究計画にはなかったが、特異点を持たない時空のトポロジーに関する研究や、宇宙論的時空における領域の面積とエントロピーの不等式的関係に関する研究も行うことができて、それらの成果をそれぞれ論文として発表した。

The purpose of this study is to provide a theoretical basis for the future development of accurate cosmic measurements using electromagnetic waves and gravitational waves. In 2022, the electromagnetic wave propagation in the vicinity of the magnetic field has developed rapidly in recent years. In this study, the characteristics of super-mass magnetic field are characterized by large, strong gravity, long propagation distance, high magnetic field protection, high frequency magnetic field protection, high frequency magnetic field protection, and high frequency magnetic field protection. The dimming rate is dependent on the photon binding rate and mass, and the dimming rate is determined in the future. This study is aimed at exploring the methods of dark matter detection. The results of this research are presented in the paper. The Japanese Physical Society, including the Japan Institute of Physical Sciences, will conduct oral presentations. The original research plan is to study the relationship between space-time and special points, and to study the relationship between space-time and special points and inequalities.

项目成果

Quasinormal modes of black holes in nonlinear electrodynamics

非线性电动力学中黑洞的拟正规模式

• 发表时间: 2022
• 作者: Kimihiro Nomura;Kaishu Saito;Jiro Soda;Kimihiro Nomura
• 通讯作者: Kimihiro Nomura

Quasinormal modes of charged black holes with corrections from nonlinear electrodynamics

• DOI: 10.1103/physrevd.105.044006
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Kimihiro Nomura;Daisuke Yoshida

Axion emission from photon spheres of black holes due to photon-axion conversion

由于光子轴子转换而从黑洞光子球发射轴子

• 发表时间: 2022
• 作者: Kimihiro Nomura;Kaishu Saito;Jiro Soda;Kimihiro Nomura;Kimihiro Nomura;Kimihiro Nomura;Kimihiro Nomura
• 通讯作者: Kimihiro Nomura

Observing axions through photon ring dimming of black holes

• DOI: 10.1103/physrevd.107.123505
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Kimihiro Nomura;Kaishu Saito;J. Soda

Ringdown of black holes in nonlinear electrodynamics

非线性电动力学中黑洞的衰荡

• 发表时间: 2022
• 作者: Kimihiro Nomura;Kaishu Saito;Jiro Soda;Kimihiro Nomura;Kimihiro Nomura
• 通讯作者: Kimihiro Nomura