Understanding of the explosion mechanism and the final stage of massive stars via observations of gravitational waves from supernova explosion with rotation

通过观测旋转超新星爆炸的引力波了解大质量恒星的爆炸机制和最终阶段

基本信息

批准号：
21H01088
负责人：
祖谷元
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

中性子星や原始中性子星を記述する状態方程式は未だ決まっていない。これは主に中性子星内部の密度が原子核密度よりずっと高いことから、地上実験からはそのような高密度領域の情報を直接検証できないことに由来する。そのため、状態方程式の高密度領域側は中性子星が絡む天体観測から制限をするしかない。一方、低密度側は地上の原子核実験から制限が可能かもしれない。つまり、質量が小さい（中心密度が低い）中性子星は原子核実験と親和性が高いことが期待される。そこで、我々は原子核実験から得られる情報を用いて低質量中性子星の構造を系統的に調べた結果、中性子星の質量や半径を記述する経験則の導出に成功した。これにより、原子核実験の結果を用いて中性子星の質量や半径を直接記述することが可能となり、原子核物理と宇宙物理を結びつけた議論ができるようになった。一方、中性子星クラストにおけるズレ振動はクラストが弾性体であることに由来した振動モードであるが、強磁場中性子星（マグネター）における巨大フレア現象の減衰過程で観測された準周期的振動を説明するために重要だと考えられている。クラストのズレ振動はズレ弾性率が重要な物理量となるが、これまでの計算ではクラストを構成する原子核のサイズ効果は無視されてきた。そこで、今回、この効果を取り入れた解析を行った結果、100ヘルツ程度のクラスト振動においては、サイズ効果は無視できないということを示した。

描述中子星和原初中子星的状态方程尚未确定。这主要是因为中子星内部的密度远高于原子核的密度，而这种高密度区域的信息无法直接从地面实验中得到验证。因此，状态方程的高密度区一侧不得不受到涉及中子星的天文观测的限制。另一方面，通过地面核试验或许可以限制低密度方面。换句话说，低质量（低中心密度）的中子星有望与核实验高度兼容。因此，我们利用核实验获得的信息系统地研究了低质量中子星的结构，并成功推导了描述中子星质量和半径的经验规则。这使得利用核实验的结果直接描述中子星的质量和半径成为可能，从而可以将核物理和天体物理学联系起来进行讨论。另一方面，中子星地壳中的剪切振荡是源于地壳是弹性体的一种振动模式，这解释了强磁场中子中巨耀斑事件衰变过程中观察到的准周期振荡。恒星（磁星）被认为很重要。剪切弹性模量是地壳剪切振动的重要物理量，但以往的计算忽略了构成地壳的原子核的尺寸效应。因此，结合该效应进行分析的结果表明，在100Hz左右的地壳振动中，尺寸效应是不可忽视的。