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研究テーマ
自然科学
学科の分類
情報科学部情報知能学科

ブラックホール近傍の光の軌道と時空構造

情報科学部

情報知能学科

数理物理学研究室

古賀泰敬 助教

一般相対論において、重力とは時空そのものの歪みとみなされます。重い天体のまわりでは時空が強く歪み、光を含むあらゆる物質が重力の中心に引き寄せられます。宇宙で最も強い重力をもつ天体をブラックホールといい、その表面からは光さえも脱出ができず「黒い穴」のように見えます。一般相対論の面白い点は、このような性質を「曲がった時空の幾何学」として数理的に調べられるところにあります。私の主な興味は、ブラックホール近傍の光の軌道や、それに関わる時空構造を理解することにあります。

光の円軌道とブラックホールシャドウ

ブラックホールの表面からは何も出てこないため、直接観測することができません。そこで重要になるのが、ブラックホール周辺にある光の円軌道です。この軌道の半径は「光子球面」とも呼ばれ、球対称なブラックホールにおいては重力半径の1.5倍と決まっています。遠方からやってくる光は、光子球面より内側に入るとブラックホール内に必ず落ちていきます。このことから、ブラックホールが背景にある光源に照らされていると、光子球面の見かけの大きさに相当する丸い影が観測されます。このような影を「ブラックホールシャドウ」といい、近年では実際にそのような観測ができるところまで技術が発展しています。私の研究では、ブラックホールシャドウからどのような時空構造が読み取れるか、より一般の場合に調べています。

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