講演概要/講演スライド

=== Talks in 2024/03/26 ===

〇 小出 眞路 / KOIDE shinji（熊本大学 / Kumamoto univ.）

タイトル：

　MADモデルでの粒子供給と磁場消滅新機構

　New mechanism of particle supply and magnetic field annhilation in MAD model

概要：

――――――――――

〇 中尾 憲一 / NAKAO ken'ichi（大阪公立大学 / Osaka Metropolitan univ.）

タイトル：

　ブラックホールの帯電とその影響について

　Charging BH and its effects

概要：

――――――――――

〇 小出 美香 / KOIDE mika（崇城大学 / Sojo univ.）

タイトル：

　ブラックホール近傍で起こる磁気リコネクションの数値計算

　Numerical study of magnetic reconnection near black hole

概要：

――――――――――

〇 Palomino Ylla Ariadna Uxue （名古屋大学 / Nagoya univ.）

タイトル：

　Particle motion on a non vacuum solution: study on accreting matter onto a spherically symmetric black hole

概要：

　Recent theoretical research has delved into the examination of how accreting matter affects the metrics of black hole solutions, including Schwarzschild and Reissner-Nordström black holes. One approach employed for investigating particle motion in the vicinity of black holes involves the utilization of a perturbation method to model and derive particle trajectories.

　Examining the redshift of a test particle as it orbits a black hole can provide essential insights into the behavior and characteristics of the black hole, such as the intensity of its gravitational field. Furthermore, visual representations of timelike geodesics and orbits around black holes can offer a deeper understanding of spacetime curvature and the impact of the black hole's gravitational field on the path of light.

――――――――――

〇 柳 哲文 / YOO chulmoon（名古屋大学 / Nagoya univ.）

タイトル：

　Towards observational tests of time-dependent dirty BHs

概要：

――――――――――

〇 勝又 彰仁 / KATSUMATA akihito（立教大学 / Rikkyo univ.）

タイトル：

　Kerr時空における近点移動の新しい級数表現

　A new series representation for the periapsis shift in the Kerr spacetime

概要：

　本発表では、Kerr時空において赤道平面上を運動するテスト粒子の近点移動について議論する。近点移動の表式としては、ポスト・ニュートン展開による表式がすでによく知られている。しかし、これは弱重力場近似のもとで導出されたものであり、軌道が中心に近い場合などの強重力場においては精度が悪くなる。そこで本発表では、新しい展開パラメータを導入することによって、ポスト・ニュートン展開による表式とは異なる新たな級数表現を導出する。また、具体的にS2-Sgr A*系や軌道が中心に近い系への適用を考え、新しい表式の精度について議論する。

　In this presentation, we discuss the periapsis motion of test particles moving on the equatorial plane in Kerr spacetime. The approximate expression for periapsis motion is already well known through the post-Newtonian expansion. However, this expression is derived under the weak gravity field approximation, and its accuracy deteriorates in strong gravity fields, such as when the orbit is close to the center. Therefore, in this presentation, we introduce new expansion parameters to derive a new series representation different from the expression obtained through the post-Newtonian expansion. Additionally, we consider the application to specific systems like the S2-Sgr A* system and systems with orbits close to the center, discussing the accuracy of the new expression. 

――――――――――

〇 丹 海歩  / TAN miho（国立天文台 / National Astron. Observatory of Japan）

タイトル：

　X線連星ジェット伝搬に対する伴星風の影響

　Effect of the companion star wind in the jet propagation from X-ray binary

概要：

――――――――――

〇 木村 匡志 / KIMURA masashi（第一工科大学 / Daiichi Inst. of Tech.）

タイトル：

　black hole quasinormal mode, ringdown and photon sphere

概要：

　ブラックホール準固有振動は無限遠でoutgoing、horizonでingoingという境界条件を波動方程式に課すことで求まるが、この定義を厳密に採用して得られた振動数が、ブラックホール付近の局所的な物理現象に起因する重力波のringdown phaseと関係がないように思われる例が最近見つかってきている。そのようなケースでは、むしろphoton sphereに起因する近似的な議論のほうがringdown phaseをうまく理解できると思われる。本発表では、問題の背景と、どのようにすれば観測量を計算できるのかについて議論する。

 　The quasi-normal modes of black holes are yielded from the boundary conditions of outgoing at infinity and ingoing at the horizon, imposed on the wave equation. However, recently, examples have been found where frequencies obtained strictly adhering to this definition seem unrelated to the ringdown phase of gravitational waves arising from local physical phenomena near the black hole. In such cases, approximate arguments stemming from the photon sphere may offer a better understanding of the ringdown phase. In this presentation, we discuss the background of this issue and how one can calculate observables. 

――――――――――

〇 三好 真 / MIYOSHI makoto（国立天文台 / National Astron. Observatory of Japan）

タイトル：

 　EHTデータ再解析によって見えてきたブラックホール近傍像とジェット

　Image of BH near region and jet revealed from my re-analysis of EHT data

概要：

　アーカイブデータの解析により、銀河系中心BH、SgrA*では回転していると思われる構造、降着円盤像とおぼしきものが、M87ではこれまで判らなかったジェット生成の初期段階の構造、つまりコア（降着円盤？）との関係が明らかになってきた。本講演ではこれらについて公表する。

　Through analysis of EHT archival data, structures believed to be rotating, resembling accretion disk images, have been observed at the center of the Milky Way's black hole, SgrA*. In the case of M87, structures indicative of the initial stages of jet formation, previously unknown, have now been revealed, shedding light on the relationship with the core (accretion disk?). This presentation will disclose findings related to these observations. 

――――――――――

〇 松尾 賢汰 / MATSUO kenta（大阪公立大学 / Osaka Metropolitan univ.）

タイトル：

　定常軸対称なブラックホール磁気圏における荷電粒子の運動

　 Charged particle motion in axisymmetric stationary black hole magnetosphere 

概要：

――――――――――

=== Talks in 2024/03/27 ===

〇 淵本 晃輝 / FUCHIMOTO kouki（慶応義塾大学 / Keio univ.）

タイトル：

　宇宙膨張に伴うブラックホール質量増加の観測的検証

　Observational test of mass increase of BH due to cosmological expansion

概要：

　ブラックホール質量が宇宙のスケール因子 a(t)の冪乗に比例するという急進的なモデルが Croker ら (2021) によって提唱された。このときの指数をカップリング強度k と呼び、この現象は「宇宙論的カップリング」と呼ばれる。Farrah ら (2023) は、赤方偏移が 0.7 < z < 2.5 の範囲にある星形成活動が活発でない楕円銀河のサンプルを用いて、中心核ブラックホールの質量が宇宙論的にカップリングしている証拠を発見し、ブラックホール質量がa(t)の3乗に比例すると推定した。

　卒業研究では、本研究では、Farrah ら (2023) の先行研究による結果を追検証することを目的にして、同じ楕円銀河サンプルを用いて、カップリング強度 k の Kolmogorov–Smirnov 検定を行った。その結果、先行研究の結果より 0.7 程度大きな値を得たものの、依然として k=0 が強く棄却されることを確認した。これらの結果は、従来の通説とは全く相容れないものであり、詳細な観測と入念な解析による検証が急務である。

　A rapid growing model of BH mass proposed by Croker et al. (2021) suggests that the mass of black holes is proportional to a power of the cosmic scale factor a(t). This power is referred to as the coupling strength k, and this phenomenon is termed "cosmological coupling." Farrah et al. (2023) utilized a sample of inactive elliptical galaxies with redshifts in the range 0.7<z<2.5 to discover evidence of cosmological coupling of the mass of central nuclear black holes. They estimated that the mass of black holes is proportional to a(t)^3.

　In my graduation research, the aim was to conduct a follow-up verification of the results from Farrah et al. (2023) in order to investigate whether the same elliptical galaxy sample exhibits cosmological coupling. We performed a Kolmogorov–Smirnov test for the coupling strength k using the same sample. While our results yielded a value approximately 0.7 larger than the previous study, we still observed a strong rejection of k=0. These findings are highly incompatible with conventional theories, highlighting the urgent need for detailed observations and thorough analyses.

――――――――――

〇 南部 保貞 / NAMBU yasusada（名古屋大学 / Nagoya univ.）

タイトル：

　量子的猫状態の重力源による重力レンズ効果

　Gravitational lens effects by a gravitational source in quantum Schroedinger's cat states

概要：

　量子的な重ね合わせ状態にある重力源による重力レンズ効果及びその像に関して，光の位相相関及び強度相関の観点より整理し，量子系の重力源による時空への影響を議論する．

　This presentation discusses the effects of gravitational lensing by gravity sources in a quantum superposition state and their images, from the perspectives of phase correlation and intensity correlation of light. It also addresses the influence of gravitational sources in quantum systems on spacetime. 

――――――――――

〇 川島 朋尚 / KAWASHIMA tomohisa（東京大学 / univ. of Tokyo）

タイトル：

　Lense-Thirring歳差運動を伴うブラックホール降着流と相対論的ジェットの多波長放射特性

　Characteristics of multi-wave length radiations from relativistic jets and BH accretion flows with Lense-Thirring effect

概要：

　ブラックホールのスピンは相対論的ジェット形成機構の解明の鍵を握る最も重要な物理量である。近年、ブラックホールのスピンが起こすLense-Thirring歳差運動がその起源と解釈される相対論的ジェットの周期的な変動現象が観測されている。しかしブラックホール・スピンについての定量的な制限を行うためにはLense-Thirring歳差運動を伴う降着流および相対論的ジェットの観測的特徴を理論的に明らかにする必要がある。特に電波からガンマ線までの多波長の観測的特徴を示した例は未だにない。

　そこで、我々はLense-Thirring歳差運動を伴う降着流と相対論的ジェットの一般相対論的磁気流体シミュレーションのポスト・プロセスによる一般相対論的な多波長輻射輸送計算を実施した。研究の第一歩として、ブラックホールの無次元スピンは0.9375に固定している。計算の結果、電波帯域においてブラックホール半径のlight crossing timeのおよそ1万倍の時間でLense-Thirring歳差運動に伴う周期的な変動を起こすことがわかった。講演では多波長の時間変動についても議論する。

　The spin of a black hole is the most crucial physical quantity for understanding relativistic jet formation mechanisms. In recent years, periodic variations in relativistic jets, interpreted as originating from the Lense-Thirring precession caused by black hole spin, have been observed. However, to quantitatively constrain the black hole spin, it is necessary to theoretically elucidate the observational features of accretion flows and relativistic jets involving Lense-Thirring precession. Particularly, examples demonstrating observational features across multiple wavelengths from radio to gamma rays are still lacking.

　Therefore, we conducted general relativistic magnetohydrodynamic simulations post-processed with general relativistic radiative transport calculations to study the multiwavelength emission involving Lense-Thirring precession accompanying accretion flows and relativistic jets. As a first step in the research, we fixed the dimensionless spin of the black hole at 0.9375. The results of the calculations revealed periodic variations due to Lense-Thirring precession occurring approximately 10,000 times the light crossing time of the black hole radius in the radio band. The presentation will also discuss the multiwavelength temporal variations.

――――――――――

〇 斉田 浩見 / SAIDA hiromi（大同大学 / Daido univ.）

タイトル：

　ホーキング輻射の古典対応を Sgr A*/M87* + BH Explorer で測りたい

　Toward detecting the classical counterpart to the Hawking radiation by Sgr A*/M87* BHs, with using "BH Explorer"

概要：

　ホーキング輻射の古典対応とは、BH時空上での量子場のモード関数の振る舞いを指す。これは、BHから遠方に伝わる波の波長の指数関数的な引き延ばしである。この指数的引き延ばしが測定できれば、曲がった時空上の場の量子論が正しいという前提で、BHが実際にホーキング輻射を放出していることの間接的な証拠となる。

　一方、Black Hole Explorer (BHEX) 計画がアメリカを中心に検討が始まっている。日本チームも参加する。目標は、巨大BHの Sgr A* や M87* などのBH影の解像度を上げて、光子が描くBHの周回軌道の撮像である。BHEXの測定精度で、ホーキング輻射の古典対応が測定できるかを考えたい。

 　The classical counterpart of Hawking radiation refers to the behavior of the mode functions of quantum fields on the spacetime of a black hole (BH). It manifests as an exponential stretching of the wavelength of waves propagating from the BH to distant regions. If this exponential stretching can be measured, it serves as indirect evidence that the BH is indeed emitting Hawking radiation under the assumption that quantum field theory in curved spacetime is correct.

　On the other hand, the Black Hole Explorer (BHEX) project has started discussions primarily in the United States, with Japanese teams also participating. The goal is to increase the resolution of images of supermassive black hole shadows such as Sgr A* and M87*, capturing the orbits of photons around the black hole. It would be interesting to consider whether the measurement precision of BHEX could allow for the observation of the classical counterpart of Hawking radiation.

――――――――――

〇 遠藤 洋太 / ENDO yota（大阪公立大学 / Osaka Metropolitan univ.）

タイトル：

　カーブラックホール周りの電荷を持った薄いディスク電流が作る真空磁気圏

　Vacuum magnetosphere generated from a charged thin disc current around Kerr BH

概要：

――――――――――

〇 柳澤 一輝 / YANAGISAWA kazuki（慶応義塾大学 / Keio univ.）

タイトル：

　銀河系中心核「いて座A*」の光度変動解析

　Analysis of the light curve variation of the Galactic cneter Sgr A*

概要：

　ALMA のAchive dataを使用し、いて座A*の光度を求め、そのライトカーブを作成する。その周期性を解析し、~50分と~260分の周期を得た。この周期性を既存のモデルや解釈を用いて説明を試みる。

　We used ALMA archive data to obtain the luminosity of Sagittarius A* and created its light curve. Analyzing its periodicity, we obtained periods of approximately 50 minutes and 260 minutes. We attempt to explain this periodicity using existing models and interpretations. 

――――――――――

〇 石原 秀樹 / ISHIHARA hideki（大阪公立大学 / Osaka Metropolitan univ.）

タイトル：

　定常時空の電磁場について

　On electro-magnetic fields in stationary spacetime 

概要：

――――――――――

〇 中村 康二 / NAKAMURA kouji（国立天文台 / National Astron. Observatory of Japan）

タイトル：

　Comparing a gauge-invariant formulation and a "complete gauge-fixing method"

for l=0,1 perturbations on the Schwarzschild spacetime.

概要：

　We have been developing a gauge-invariant perturbation theory on a generic background spacetime since 2003 [1]. In 2021, we proposed a gauge-invariant formulation of the l=0,1 metric perturbations on the Schwarzschild spacetime [2]. Conventionally, these perturbative modes are discussed by a “complete gauge-fixing method.”In this talk, we discuss the comparison of the derived solutions for these perturbative modes from our gauge-invariant formulation and a “complete gauge-fixing method”[3].

  References:  [1] K. Nakamura, Prog. Theor. Phys. 110 (2003), 723; ibid., 113 (2005), 413. / [2] K. Nakamura, Class. Quantum Grav. 38 (2021), 145010; K. Nakamura, Letters in High Energy Physics 2021 (2021), 215; K. Nakamura, arXiv:2110.13408v8 [gr-qc]; arXiv:2110.13512v5 [gr-qc];arXiv:2110.13519v5 [gr-qc]. / [3] K. Nakamura in preparation.

――――――――――

〇 高橋 真聡 / TAKAHASHI masaaki（愛知教育大学 / Aichi univ. of edu.）

タイトル：

　ブラックホール磁気圏における磁気ペンローズ過程

　Magnetic Penrose process in a BH-Disk magnetosphere 

概要：

――――――――――

=== Talks in 2024/03/28 ===

〇 孝森 洋介 / TAKAMORI yohsuke（和歌山工業高等専門学校 / National Inst. of Tech, Wakayama college）

タイトル：

　球対称雲に囲まれたブラックホールの周りを運動する自由粒子のシフト角

　Shift angles of free particles orbiting a black hole with a spherical cloud

概要：

　ブラックホールの周りに球対称な物質分布がある場合について自由粒子の運動を調べた。ここでは特に，物質場の動径圧力がゼロの場合を考える。このような系はEinstein方程式の解が構成しやすい。本講演では，等方座標を用いた解の構成方法を紹介し，自由粒子のpost-Newton近似での運動方程式も示す。また，具体例としてブラックホールの周りに一様密度の物質分布がある場合の解を構成し，物質分布が自由粒子のシフト角に与える影響を計算した。先行研究で，ダスト流体がある場合のシフト角の計算結果がある。本研究で得た一様密度の物質分布の場合の自由粒子のシフト角と比較し議論したい。

　We investigated the motion of free particles around a black hole in the presence of spherically symmetric matter distribution. Specifically, we consider the case where the radial pressure of the matter field is zero, making it easier to construct solutions of the Einstein equations. In this presentation, we introduce a method for constructing solutions using isotropic coordinates and also present the equations of motion for free particles in the post-Newtonian approximation. Additionally, we construct solutions for the case of a uniform density matter distribution around a black hole as a specific example, and calculate the impact of the matter distribution on the deflection angle of free particles. Previous studies have calculated the deflection angle in the presence of a dust fluid. We aim to compare and discuss the deflection angle of free particles in the case of a uniform density matter distribution obtained in this study with those of previous research. 

――――――――――

〇 伊形 尚久 / IGATA takahisa（学習院大学 / Gakushuin univ.）

タイトル：

　近点シフトに対する重力源の非球対称性の影響 

　Effect of non-spherical symmetry of gravitational source on periapsis shifts

概要：

―――――――――

〇 小嶌 康史 / KOJIMA yasufumi（広島大学 / Hiroshima univ.）

タイトル：

　ブラックホール研究の変遷とその先

　Progress in the black hole research and What lies ahead

概要：

――――――――――

〇 原田 知広 / HARADA tomohiro（立教大学 / Rikkyo univ.）

タイトル：

　零質量スカラー場系における定常軸対称解について

　On a stationary axisymmetric solution (spacetime) with massless scalar field

概要：