ブラックホールの同定に向けた理論的枠組みの構築

建立识别黑洞的理论框架

基本信息

批准号：
22K03611
负责人：
伊形尚久
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

假设材料场分布在黑洞周围的情况下，我们已经澄清了如何求解爱因斯坦方程以构建静态时空解决方案。此方法应用了一种构造球状星团模型的方法，该模型到目前为止已知到时代，其中包括中心的黑洞。在这项研究中，我们要求能量条件，以使材料场应为此时空解决方案满足，并指出了时空计（重力）应达到的条件。这提供了定量条件，将解决方案限制在物理有效的类中。此外，在满足该能量条件的范围内，构建了一个模型，该模型以统一的方式描述了银河中心的黑孔和暗物质，使用几个典型的密度分布作为示例。此外，选择了一个高密度核心解决方案作为伪黑洞的候选者，将其与此黑洞时空进行比较。这也需要能量条件来阐明物理有效的解决方案参数域。在此范围内，揭示了解决方案中包含的参数与物理量（例如质量和核心半径）之间的对应关系，并分析了密度曲线的参数依赖性，以阐明该解决方案所描述的高密度核心的性质。基于这些时空模型，我们专注于黑孔周围暗物质中粒子的椭圆轨道，并在偏心率很小时进行分析时进行了围角移位。该定量表明，由于相对论重力的效果和由于材料场的影响，由于相对论重力和反向移位的影响，近点移位角是由向前移位之间的竞争决定的。