报告人：前田圭一（早稻田大学与汤川理论物理研究所）Kei-ichi Maeda (Waseda University and Yukawa Institute for Theoretical Physics)

题 目:相对论动力系统与引力波 Relativistic Dynamical System and Gravitational Waves

时 间：2026年6月10日（周三）上午10：00

地 点：理工楼1226

邀请人：刘玉孝、郭文帝

报告摘要：

在引力波被发现之后，引力波物理学与天文学为强引力现象和基础物理学提供了新的见解。例如，对引力波速度的测量、对极端致密物质状态方程的限制，以及对引力理论的检验等。为了探测引力波，我们通常依赖双星系统辐射的波形模板。然而，天体物理系统可能表现出远为复杂的相对论动力学，这些系统未必是可积的。这类系统可能展现混沌行为，从而使得构建精确的波形模板变得困难。在本报告中，我们研究致密天体相对论动力学系统中的混沌现象及其辐射的引力波。我们探讨所辐射引力波的特征，这些特征可能对引力波观测有所帮助。我们还讨论呈现冯·蔡佩尔–利多夫–科扎伊（vZLK）机制的分级三星系统，在该系统中，内双星的偏心率和相互倾角相互振荡。累积的近星点进动曲线（可间接证明引力波辐射）预计会发生弯曲，因为当偏心率变大时，引力波的辐射效率更高。我们进一步讨论从这类三星系统中观测引力波的可能性。最后，我们考虑绕超大质量黑洞运行的双星系统的动力学行为。

After the discovery of gravitational waves, gravitational-wave physics and astronomy have provided new insights into strong-gravity phenomena and fundamental physics. Examples include measurements of the speed of gravitational waves, constraints on the equation of state in extremely dense matter, and tests of gravitational theories. To detect gravitational waves, we usually rely on waveform templates emitted from binary systems. However, astrophysical systems may exhibit much more complicated relativistic dynamics, which are not necessarily integrable. Such systems can show chaotic behavior, making it difficult to construct accurate waveform templates. In this talk, we study chaos in relativistic dynamical systems of compact objects and the gravitational waves emitted from them. We investigate characteristic features of the emitted gravitational waves that may be useful for gravitational-wave observations. We also discuss hierarchical triple systems exhibiting the von Zeipel–Lidov–Kozai (vZLK) mechanism, in which the eccentricity of the inner binary and the mutual inclination oscillate with each other. The cumulative perihelion-shift curve, which provides indirect evidence for gravitational-wave emission, is expected to bend because gravitational waves are emitted more efficiently when the eccentricity becomes large. We then discuss the observability of gravitational waves from such triple systems. Finally, we consider the dynamics of a binary system orbiting around a supermassive black hole.

报告人简介：

1980年3月：京都大学物理学博士

1980年4月：京都大学汤川理论物理研究所（YITP）博士后

1983年12月：意大利的里雅斯特国际高等研究院（SISSA）博士后

1985年10月：意大利的里雅斯特国际理论物理中心（ICTP）博士后

1986年10月：法国巴黎默东天文台研究员

1987年1月：东京大学助理教授

1989年4月：早稻田大学教授

2021年3月：退休

2021年4月：早稻田大学名誉教授

2022年4月：京都大学汤川理论物理研究所特聘教授

研究领域：广义相对论与引力、宇宙学、黑洞物理

1980.3：PhD Physics (Kyoto University)

1980.4：postdoc at YITP, Kyoto University

1983.12：postdoc at SISSA, Trieste, Italy

1985.10：postdoc at ICTP, Trieste, Italy

1986.10：researcher at Meudon Observatory, Paris, France

1987.1：assistant professor, University of Tokyo

1989.4：professor, Waseda University

2021.3：retired

2021.4：Emeritus professor, Waseda University

2022.4：Affiliate Professor, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University

Research field: General relativity and gravitation、Cosmology、Black hole physics