ブラックホールの響きを数学的な技法を取り入れ精密に捉えることが可能に

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2025-07-08 大阪公立大学

大阪公立大学などの研究グループは、ブラックホールが発する重力波の「準固有振動」を精密に解析する手法として、数学の「完全WKB解析」を物理学に応用することに成功した。これは、従来困難だった振動周波数の構造を体系的に捉える画期的手法で、重力波観測の精度向上やブラックホールの性質解明に貢献が期待される。成果は『Physical Review D』誌に掲載され、Editors’ Suggestionにも選ばれた。

ブラックホールの響きを数学的な技法を取り入れ精密に捉えることが可能に
らせん上で揺れ動くブラックホールのイメージ

<関連情報>

ブラックホール準正常モードの厳密なWKB解析への道 Path to an exact WKB analysis of black hole quasinormal modes

Taiga Miyachi,Ryo Namba,Hidetoshi Omiya,Naritaka Oshita,…
Physical Review D  Published: 24 June, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/1gmr-9f1g

Abstract

We investigate black hole quasinormal modes using the exact Wentzel–Kramers–Brillouin (WKB) method. We perform an analytic continuation from the horizon to infinity along the positive real axis of the radial coordinate and impose appropriate boundary conditions at these asymptotic positions. We clarify the role of previously overlooked logarithmic spirals of Stokes curves and branch cuts emerging from the horizon. We carefully reformulate the derivation of the quasinormal mode conditions using the exact WKB analysis, incorporating the contributions from these features into the calculation. We successfully derive correct results for both solvable model examples and the Schwarzschild spacetime. Our formulation enjoys straightforward extensions to other background geometries as well as a wide range of other physical systems.

1701物理及び化学
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