一般相対論を最小限に修正した重力理論による宇宙論の解明

使用引力理论阐明宇宙学，对广义相对论进行最小程度的修改

基本信息

批准号：
20J11285
负责人：
彌永亜矢
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Rikkyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、一般的な2自由度スカラー・テンソル理論において予言される現象が一般相対論のものと観測的に区別できるかを検証した。本研究では一般的な2自由度スカラー・テンソル理論のうち、太陽系のテストを満たし、かつ重力波の伝播速度が光速度と一致するようなクラスを扱った。まずブラックホール解に関して、上記の理論で漸近的平坦かつ静的球対称な解はシュバルツシルト解のみであることを解析的・数値的方法によって明らかにした。また、ゆっくり回転するブラックホール解はカー解に一致することを示した。これらの結果より、上記の2自由度理論におけるブラックホールは多くの場合において一般相対論におけるものと区別できないといえる。次に宇宙論的な観点から、一様等方時空まわりにおける背景場および物質の密度ゆらぎのふるまいが一般相対論の場合と異なるかを調べた。その結果、背景場についてはモデルパラメータのとり方によってΛCDMモデルを含む様々な宇宙の時間発展を再現できることを示した。また宇宙論的摂動について、物質ゆらぎの短波長・長波長極限のいずれの場合でも重力ポテンシャルの形がΛCDMモデルのものと一致することを示した。ただし、この式には背景場の量が含まれるため、背景場のふるまいがΛCDMモデルからずれる場合には同時に物質ゆらぎのふるまいもずれることになる。また、中間スケールのゆらぎでは背景場だけではなくモデルパラメータの影響も現れる可能性がある。そのため、今後は宇宙マイクロ波背景放射等に関するより詳細な解析を行って一般相対論との違いを探る必要がある。

今年，我们检查了是否可以观察到一般两度纯种标量张量理论中预测的现象是否可以将其与一般相对性区分开。这项研究介绍了一类一类普通的两度自由标量张量理论，该理论满足太阳系的测试，并且引力波的速度与光的速度一致。首先，关于黑洞溶液，我们通过分析和数值方法揭示了唯一渐近平坦和静态对称性的解决方案是上述理论中的Schwarzschild溶液。还表明，缓慢旋转的黑洞溶液与Kerr溶液一致。从这些结果中可以说，上述两度自由理论中的黑洞与大多数情况下的一般相对论是无法区分的。接下来，从宇宙学的角度来看，我们研究了背景场周围均匀各向同性时空周围物质的行为和密度波动是否与一般相对论的情况有所不同。结果，我们已经表明，可以通过为背景字段采用模型参数的方法来复制各个宇宙的时间演变，包括λCDM模型。关于宇宙学的扰动，我们还表明，重力电位的形状与材料波动的短波长和长波长限制中的λCDM模型相匹配。但是，由于该方程式包括背景字段的量，如果背景字段的行为偏离λCDM模型，则物质波动的行为也将被偏离。此外，在中间尺度的波动中，模型参数的影响不仅可能发生在背景字段上。因此，将来，有必要对宇宙微波背景辐射等进行更详细的分析，以探讨一般相对性的差异。