We consider the maximal power hypothesis which was conjectured by Thorne. The hypothesis claims that the power or luminosity from any physical processes is bounded by c^5/(2G). This is correct in all observed physical process such as the first LIGO observation of a BH merger. However, it is not proven yet, and the scope of application is not clear. In this study, we discuss when the hypothesis becomes correct, and the validity of it through though experiments.
TBA
場の理論ではnon-topological solitonという古典解が知られており、様々な応用がなされている。しかし、R. Friedberg, T. D. Lee, A. Sirlinにより構成された最初のnon-topological soliton解を拡張したモデルはこれまで知られていなかった。我々はU(1)ゲージ場を導入して、このFLS solitonを拡張した解を構成したので、本発表ではその解を紹介する。具体的には、異なる角速度で位相回転をする２つの複素スカラー場・U(1)ゲージ場の系において局在化した場の配位が存在することを明らかにし、FLS solitonとの差異を述べる。
Although multiple cosmological observations indicate the existence of dark matter and dark energy, cosmological tests of interactions between them have not yet established. To this end, we present that an impact of coupling between dark matter and dark energy is significant on measurements of redshift-space distortions. We point out that, in the presence of such a coupling, linearized continuity and Euler equations for total matter fluid significantly deviate from the standard ones even in the sub-horizon scales. In such a case, a peculiar velocity of total matter field is determined not only by a logarithmic time derivative of its density perturbation but also by density perturbations for both dark matter and baryon, leading to a large modification of the physical interpretation of observed data obtained by measurements of redshift-space distortions. We reformulate galaxy two-point correlation function in the redshift space based on the modified continuity and Euler equations. We conclude from the resultant formula that redshift space distortions provide us information of the coupling between dark matter and the scalar field by combining weak lensing measurements.
ボソンスター(BS)とは重力とU(1)等の対称性を持つスカラー場の理論における、ノン・トポロジカルソリトン解である。様々な理論に基づくBS解が議論されており、質量などの物理量が導出されている。それらの中にはコンパクトなBSも存在し、重力波源等になり得るため注目されている。今回はDBionicあるいはDBI型スカラー場の理論におけるBSについて、その物理量などとともに議論する。
カーブラックホールを周回する粒子の運動とそこから放出される重力波を、ブラックホール摂動法を用いて考える。本研究では、カー時空の重力場摂動を記述するTeukolsky方程式を間野、鈴木、高杉による解析的手法で取り扱い、無限遠方とホライズンでの重力波を計算する。また、重力波の振幅からエネルギー、角運動量、運動量フラックスを導出することが可能である。その計算結果も併せて紹介する。
初期宇宙におけるインフレーションの模型として，ゲージ化された南部-ヨナ-ラシニオ模型を考える．この模型では，QCDのような強い相互作用によって束縛されたフェルミオンの複合状態がインフラトンとしての役割を持つ．このインフラトンの作用を用いてCMBの揺らぎの詳細な解析を行った結果，3つの特徴的な振る舞いをすることがわかった．更にこれらの振る舞いの関係についても議論する．
TBA
We consider a Nambu-Goto string of infinite length. If the worldsheet of the string is foliated by the integral curve of the Killing vector field associated with a symmetry of the spacetime, it is called the cohomogeneity-one (C-1) string. The configuration of the string is determined from the equations of motion. It can be regarded as a geodesic under the norm-weighted metric defined by the background metric and the Killing vector field. Thus, the integrability of the C-1 strings (C-1 integrability) contains the information on the symmetries of the spacetime as well as the particle dynamics. We investigate the extremal Kerr spacetime and its near-horizon limit by considering rigidly rotating strings moving around the black hole. In this talk, we show that both of the geometries are not C-1 integrable (whereas the particle motion is integrable) by finding chaotic configurations.
修正重力理論において現れる新たな自由度の影響は観測から太陽系スケール内では抑えれている必要があり、スクリーニング機構と呼ばれるものを持つと考えられている。その中の一つである周りの環境が高密度の領域で場の質量が重くなることで働くカメレオン機構について、通常は平均密度を用いて議論されていることに注目し、非一様な密度分布の場合にも機構が本当に働くかどうかを調べる。簡単のため、球対称かつ殻上に密度が分布するような極端な場合に新たな場の影響を計算する。結果として系の外側では問題なくスクリーニングが起きるが、系内部においては無視できない影響が生じうることを示す。
Many cosmological observations imply the existence of dark matter and dark energy which induces the current accelerated expansion of the universe. As a possible origin of such dark energy, scalar-tensor theories draw much attention where scalar field is introduced as a driving force for the accelerated expansion of the universe. Recently there has been growing interest in degenerate theories to uncover yet new theories of scalar field. After explaining the idea of degenerate kinetic matrix, we will introduce our work where this notion was applied to the theory of vector field for the first time. And then we will discuss application to cosmology of this theory founding stable solutions for cosmological perturbations which is in sharp contrast to the case of degenerate scalar-tensor theory.
現在観測されている宇宙の加速膨張の起源として、重力理論の拡張(修正重力理論)を考える試みがなされている。昨年に観測されたGW170817とその電磁波対応天体から発せられたガンマ線バーストにより、多くの重力理論が強いパラメータのチューニングを許さない範囲で棄却された。その制限を生き残った理論的に興味深いモデルとして、「縮退した重力理論」がある。高階微分が含まれるにも関わらず、それに起因した運動エネルギーが負の自由度が生じない特殊な理論で、その一方、太陽系での重力実験を満たすためのスクリーニング機構が物質の内部でのみ部分的に破れる。本講演では、この縮退した重力理論における宇宙論的な理論予言を、密度揺らぎの線形・非線形オーダーで議論し、観測量においてΛ-CDMモデルや他の修正重力理論との比較を行う。
The near-future observations of CMB B-mode generated from the primordial gravitational waves would give a big impact to physics in the very early Universe. In the actual observations we receive some kinds of noises as well as important signals, and it is a crucial task to remove them to get the primordial signals. In this talk, we try to reconstruct the primordial power spectrum of tensor perturbations under the circumstances expected in future missions of B-mode observations such as LiteBIRD by computing the Fisher information matrix, and estimate the detectability of some theoretically predicted spectra of primordial gravitational waves as demonstration. Finally we introduce a useful web application developed for this work, which is to be open in future.
TBA
修正重力理論の１つであるf(R)重力理論を用いて、インフレーションと現在の加速膨張を１つのf(R)モデルを用いて説明可能であるかを検証した。本研究では、R^2インフレーションモデルをn乗に一般化し、新たにもう1項付け加えたモデルを採用した。Planck衛星によるCMBの観測結果からnに対する制限を与え、その制限下でダークエネルギーモデルとなるための条件、および放射優勢期・物質優勢期が存在するための条件を満たすかどうかを検証した。また、各成分の密度パラメータの時間発展を調べ、各優勢期が十分な期間存続するかを確かめた。発表では、その結果を述べる。
場の真空揺らぎと相互作用しながら一定加速運動する量子力学系（検出器）は、熱的励起状態となる。これは、ウンルー効果として知られる。また、ドジッター時空の真空も熱的性質を示し、これらは場の真空が持つ性質として興味深い。熱平衡状態に達した一定加速運動する量子力学系（検出器）が量子放射を生み出すことが指摘されており、その起源を探った。ミンコフスキー真空状態は、左と右のリンドラー時空にそれぞれ構成されたリンドラー真空の励起状態のエンタングル状態として記述される。この記述をミンコフスキー時空の未来と過去のカスナー時空で記述される領域まで拡張一般化した。この結果を用いて、一定加速運動する量子力学系の作り出す量子放射の起源を特定し、非局所的相関が重要な役割を果たす量子放射であることを明らかにした。さらに、この研究をドジッター時空中を一定加速運動する検出器の模型に拡張し、ドジッター時空の熱的性質を反映する量子放射が存在することを示した。一定加速運動する場合粒子からの量子放射についても、同様の性質があることを示す。
TBA
We study a model of inflation in which a scalar field χ is non-minimally coupled to Starobinsky’s R^2 gravity. The presence of the damped oscillations during the transition from the first to second stage of inflation causes enhancement and oscillation features in the power spectrum of the curvature perturbation. Assuming that the oscillations may be treated perturbatively, we calculate these features by using the δN formalism, and discuss its observational implications to large scale CMB anomalies or primordial black hole formation, depending on the scale of the features.