高速回転する超コンパクト天体とその極近傍における物理過程の理論的研究

高速旋转超紧凑物体及其附近物理过程的理论研究

基本信息

批准号：
21K03557
负责人：
中尾憲一
金额：
$ 1万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電波や重力波の観測技術の目覚ましい発展により可能となったブラックホール候補天体の観測的研究が現実のものとなった今、その近傍の物理現象の理論的な研究はその重要性を増している。しかし我々がブラックホールを直接観測しその存在を確認することはできない。我々が観測できるのは永遠に重力崩壊を続ける超コンパクト天体か、重力崩壊をやめて定常になったコンパクト天体の周りの時空構造である。本研究の目的はその超コンパクト天体近傍の物理的情報をどのように引き出すのかを理論的に明らかにらかにすることである。具体的には以下の通りである。Superspinar は Gimon と Horava によって提案された仮想的な高速回転している超コンパクト天体であり、その外部は Kerr bound を超える角運動量を持つ事象の地平線を持たない Kerr 計量で記述される。この天体は、超弦理論的な効果によっ平衡形状が保たれていると考えられており、もしその存在が確認されれば、超弦理論の正当性を強く示唆する。Superspinar の外部にはエルゴ圏が存在し、それが原因で不安定性が存在すると予想されており、その予想の成否を確認した先行研究が存在するが、Superspinar の表面での境界条件の設定に不備があった。そもそも Superspinar 自身の性質が明確ではないので、本研究ではSuperspinar の安定性とその表面の境界条件との関係を明らかにすることを目的として研究を進めた。もう一つは21年度から続けているグラバスターの形成過程で生成される量子論的な放射の解析をさらに進めた。今年度は昨年度解析を進めた重力崩壊モデルではなく、静的な星の突然の相転移によってグラバスターが形成されるモデルを解析し、ブラックホールの形成過程で生成される Hawking 放射を伴わない量子論的な放射に関する研究を進めた。

由于无线电波和引力波观测技术的显着进步，对黑洞候选天体的观测研究已成为现实，对其附近物理现象的理论研究变得越来越重要。然而，我们无法直接观察黑洞并证实它们的存在。我们能观察到的要么是永远继续引力塌缩的超致密天体，要么是已经停止引力塌缩并变得静止的致密天体周围的时空结构。这项研究的目的是从理论上阐明如何提取超紧凑物体附近的物理信息。具体而言，详细如下。超旋体是吉蒙和霍拉瓦提出的一种假想的快速旋转的超紧凑物体，其外部由克尔度量描述，没有事件视界，角动量超过克尔界。该天体被认为由于弦理论效应而保持其平衡形状，如果它的存在被证实，将强烈表明弦理论的有效性。 Superspinar外部存在一个能层，预计因此会存在不稳定性，并且之前有研究证实了这一预测的成功或失败，但Superspinar表面边界条件的设置存在缺陷。有。由于Superspinar本身的性质尚不清楚，因此本研究的目的是阐明Superspinar的稳定性与其表面边界条件之间的关系。另一步骤是进一步推进对 Gravaster 形成过程中产生的量子辐射的分析，该分析自 2021 财年以来一直在进行。本财年，我们将不再使用去年分析的引力坍缩模型，而是分析由于静态恒星突然相变而形成引力子的模型，并且我们将分析不涉及霍金辐射的量子黑洞形成过程中产生的辐射进行理论研究。