定常剛体回転する宇宙ひもからの 重力波放射 大阪市立大学　宇宙物理・重力研究室 小川 浩司，石原 秀樹，古崎 広志，中野 寛之， 斉藤 信也，田中 泉 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 目次 定常剛体回転する宇宙ひも 定常剛体回転する宇宙ひもからの 　　重力波放射 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 宇宙ひも 宇宙ひもとは： 宇宙が膨張することによって起こる 真空の対称性の自発的な破れにより生じる 位相欠陥の一種 宇宙ひもの運動を決める方程式：Nambu-Goto作用より 2変数　　　　の偏微分方程式 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 定常剛体回転する宇宙ひも tangent Killing 対称性を持つ宇宙紐 時空の対称性：Killingベクトル場 世界面がKillingに Tangentな宇宙紐 解析的に求まる紐の解 紐に接するKillingに着目． 解析解を求める． 重力波放出を調べる． 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 時間並進: 空間並進: 空間回転: Lorentz boosts: Ex. Minkowski時空の Killingベクトル場 worldsheet Killingベクトル場 ３次元面 初期線がわかれば、Killingに沿わせればworldsheet ３次元面　　上のgeodesicを解く問題！ 解析解 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

定常剛体回転する宇宙ひも in Minkowski spacetime 宇宙紐のWorldsheetに接するKillingベクトル場として Integral curve x y t x y t Integral curve x y Integral curve t string z y x 宇宙紐の運動は定常剛体回転 (rigidly and uniformly rotating). 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO パラメータ(l,p)に対する制限（２） をパラメータとする 解析解 拘束条件： Realな解　　　　　　を持つための制限： ① ① ② ② ① ① 定常な宇宙紐を考えているので， ① ③ ③ ① 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

図３． ２-パラメータ(l,p)による宇宙ひもの形状の分類 １ p l ０ (角速度)　 x y z l 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 定常剛体回転する宇宙紐からの重力波放射 次のようなプロセスで行う． 宇宙ひもによる重力波の生成 十分遠方での重力波波形の観測 重力放射による宇宙ひものエネルギー損失率の導出 各パラメータ　　　　　　での重力波放出率の比較 x y observer z GW 重力波：透過力が高いので 宇宙ひもの情報が遠方の観測者に届く 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 宇宙ひもによる重力波生成 宇宙ひもの解 エネルギー運動量テンソルを構成 アインシュタイン方程式を線形重力場　　 について解く □ t方向，φ方向，z方向に解が周期的 についてFourier級数展開を用いる． 1次元グリーン関数(ρ方向)　　　　　　　　　　を用いて解ける 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

重力放射による宇宙ひものエネルギー損失率の導出 x y observer z GW 連続方程式： 重力波によるエネルギー変化率 とかけるのでエネルギー損失率を 求まった波形　　　で表せる． 宇宙ひものもつ静止エネルギーあたりの損失率 　　　　　　　を用いる． 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO 結果 Fourier級数展開の各モード(多重極子)について それぞれのパラメータのときに見てみると，例えば， なし m=20 m=20 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO p=0 p=1 p=1 １ p ０ l l=1 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO

DECIGO-WG meating@NAO まとめ 定常剛体回転する宇宙ひもの解析解見つけた． パラメータ　　　　　　　で特徴付けられる． 宇宙ひもの重力波放射によるエネルギー損失率を見積もる手段を示した． 展望：この宇宙ひもの準静的過程のもとでの安定性を議論できる． 重力波放射が多い形状はどの形である等，わかる． 定常剛体回転する宇宙ひもから放射される重力波の波形の見積もりを可能にした． 展望：重力はデータ解析で用いるテンプレートとして使える？ またテンプレートのパラメータ空間での有効なパラメータの配置を行いたい． 2019/5/12 DECIGO-WG meating@NAO