宇宙グループでは、宇宙物理学・宇宙論といった研究分野において、理論的な手法を用いた研究が日々行われています。
私たちのグループの特徴は、一般相対性理論や修正重力理論といった重力の基礎理論に基づいて、宇宙物理学・宇宙論における研究対象へとアプローチしている点です。近年、こうした研究が推進できるグループとして、国内外でも有数の規模を誇るまでに成長しました。この強みを活かしながら、ブラックホールや初期宇宙に関する研究で世界をリードし、多くの研究成果が得られています。 また他大学の研究者との共同研究や研究交流が活発に行われています。
以下では、研究内容の紹介が見られます。
| 一般相対論とその宇宙物理学・宇宙論への応用 (原田 知広) |
| 初期宇宙・相対論的宇宙論の研究 (小林 努) | 数値宇宙論（平松 尚志) |
| 研究紹介 (素粒子グループ) |
一般相対論に代表される重力法則は、宇宙の誕生間際から現在そして未来への進化を記述し、原子核程度の高密度物質からなる中性子星の重力を記述し、光さえも出てこれないブラックホールの構造を記述し、さらに時空のゆがみの伝播としての重力波を記述します。一般相対論は、時空の曲率と物質場の関係式によって時空の動力学を与えます。
一般相対論は、単に理論的に美しいだけでなく、重力法則をきわめて精密に記述することが実証されており、 宇宙論・宇宙物理学の様々な極限的な状況において非常におもしろい応用を持っています。 さらに、最近の観測技術の進展によって、一般相対論が机上の空論であるどころか、宇宙物理学における最新の画期的観測的発見の理論的基盤であることが明らかになりました。その例が、宇宙の現在の加速膨張であり、重力波の直接検出であり、ブラックホールの直接撮像です。一方で、一般相対論の適用範囲が観測や実験ではすぐには届かないようなものにまで広がっていることも大きな魅力です。他の物理学や数学と関連した幅広い理論的研究がなされています。 また、ワームホールやタイムマシンなど時間や空間に関連した空想科学的概念を扱うことのできる物理理論でもあります。
そうした様々な研究が有機的に結びついた総体が、Einsteinが提案した重力理論を踏まえつつそれを遙かに超えた、現代の「一般相対論」分野として認識されています。そうした中で、次のような課題を主要な研究課題としています。