Computing electromagnetic and gravitational-wave signals from neutron star mergers

计算中子星合并产生的电磁波和引力波信号

基本信息

批准号：
20H00158
负责人：
柴田大
金额：
$ 28.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00158/
关键词：
重力波キロノバ中性子星連星中性子星元素合成ブラックホール中性子星の合体ガンマ線バースト数値相対論超新星爆発中性子星連星の合体突発的天体現象電磁波対応天体マルチメッセンジャー天文学突発的天体中性子星合体

项目摘要

以下の複数の研究を進め、研究成果を論文としてまとめた。1: 前年度に引き続きブラックホールと中性子星の連星の合体に関する輻射磁気流体シミュレーションを長時間にわたって(2--5秒にわたって)実行した。この論文は11月にPhysical Review Dに投稿され、4月27日現在査読中である。2: 連星中性子星が合体し、その後数十msほどでブラックホールと降着円盤の系に進化する場合に対して、1秒間にわたる数値相対論的磁気流体シミュレーションを世界で初めて実行し、結果をまとめてPhysical Review Lettersに投稿した。結果は上記のブラックホール・中性子星連星の場合によく似ているが、異なる点として、光速の95%にも及ぶ超高速度の物質が放出されることが確認された。3: 連星中性子星が合体し、ブラックホールと降着円盤ができた後の系に対して数秒間にわたる輻射磁気流体シミュレーションを行い、特に放出物質から生成される重元素について詳しく調べた。その結果、ブラックホールが合体後に数十秒以内に誕生する場合には、連星の質量によらず元素合成パターンが太陽組成に似たものになることを確認した。結果はすでにAstrophysical Journalに掲載されている。４：回転する大質量星がブラックホールと降着円盤を形成させる場合に対して、輻射粘性流体計算を実行した。降着円盤での粘性加熱の結果、星全体が超新星のように爆発することが初めて示された。爆発エネルギーは典型的な超新星エネルギーを超えうるので、高エネルギー超新星爆発の機構として有望なことがわかった。結果は、Astrophysical Journalに投稿中である。他にも、キロノバのモデル構築、超大質量星による白色矮星の潮汐破壊、数値コード開発、修正重力理論における数値相対論など様々な研究を進めたが、文字数の制限により詳細は割愛する。

我们进行了以下多项研究，并将研究结果总结在一篇论文中。 1：延续去年，我们对黑洞与双中子星的并合进行了长时间（2--5秒）的辐射磁流体动力学模拟。该论文于11月提交给Physical Review D，截至4月27日正在接受审稿。 2：我们在世界上首次对双中子星合并并在大约几十毫秒内演化成黑洞和吸积盘系统的情况进行了1秒数值相对论磁流体动力学模拟，结果为我将其全部提交给《物理评论快报》。结果与上述黑洞/中子星双星非常相似，但不同之处在于，物质以高达光速 95% 的极高速度喷射。图 3：在双中子星合并形成黑洞和吸积盘后，我们对系统进行了几秒的辐射磁流体动力学模拟，并特别详细研究了喷射材料产生的重元素。结果，他们证实，如果合并后数十秒内形成黑洞，无论双星的质量如何，其核合成模式都将与太阳的成分相似。研究结果已发表在《天体物理学杂志》上。图4：针对旋转大质量恒星与黑洞形成吸积盘的情况进行辐射粘性流体计算。首次证明吸积盘中的粘性加热会导致整个恒星像超新星一样爆炸。爆炸能量可以超过典型的超新星能量，使其成为高能超新星爆炸的一种有前途的机制。结果正在提交给《天体物理学杂志》。他还进行了各种其他研究项目，包括千新星模型的构建、超大质量恒星对白矮星的潮汐破坏、数值代码的开发以及修正引力理论中的数值相对论，但由于字符限制省略了细节。