Theoretical and Observational Research on High-Energy Gamma-Rays from Neutron Star Mergers

中子星并合产生的高能伽马射线的理论与观测研究

• 批准号: 19J21578
• 负责人: 津名 大地
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21578/
• 关键词: 高エネルギー天体現象; 中性子星合体; ブラックホール; 超新星爆発; 高エネルギー天体現象; 中性子星合体; ブラックホール; 超新星爆発

2021年度は主に3つの研究テーマを遂行した。まず、昨年度の研究の拡張としてブラックホール(BH)形成に付随する電磁波放射の理論研究を行った。BH形成直前の天体の回転によって、形成後に多様なエネルギーの爆発が起こることが過去に指摘されていた。我々は前駆天体の回転の遅い、速い場合それぞれについて、これらの爆発に付随する放射を調べた。遅い場合は弱いX線源として、速い場合は1日程度と速い変動を示す突発天体として新たな観測可能性を提唱した。特に後者の信号は、最近観測された突発天体現象AT2018lqhの多波長観測を説明することを示した。これらの成果は二つの論文に出版された(Tsuna 2021; Tsuna, Kashiyama, Shigeyama 2021b)次に、宇宙ひもという重力波を探査する観測的研究を行った。Advanced LIGO, Advanced Virgo第三次観測のデータを用いて探査を行った結果、宇宙ひもの有意な信号は見つからなかったものの、宇宙ひもの存在量・エネルギースケールについてこれまでよりも強い制限を得ることができた(Abbott et al. 2021)。この研究で用いた解析手法は中性子星合体などの重力波探査にも応用可能である。最後に、電波から高エネルギーガンマ線までの多波長放射を駆動する衝撃波からの放射モデルを構築する理論研究を行った。X線・電波放射に着目し、周辺環境の密度・構造によってどのように放射が影響されるかを調べた。X線放射に関しては主に明るさが周辺密度や爆発のエネルギーに強く依存することを示し、成果を論文に出版した(Tsuna, Kashiyama, Shigeyama 2021a)。電波放射に関しては成果を国際研究会で発表しており、論文を執筆中である。

在2021年，我们进行了三个主要的研究主题。首先，作为去年研究的扩展，我们对伴随黑洞（BH）形成的电磁辐射进行了理论研究。过去已经指出，在形成BH形成之前，天体的旋转会在形成后会引起各种能量爆炸。我们研究了每个慢速和快速前体旋转病例中与这些爆炸相关的辐射。在条件较慢的情况下，提出了新的观察可能性为X射线源弱，并且在快速的情况下，突然的天体大约显示了大约一天的快速波动。特别是，后一个信号证明了最近观察到的突然天文现象AT2018LQH的多波长观察。这些结果已发表在两篇论文（Tsuna 2021; Tsuna，Kashiyama，Shigeyama 2021b）中，然后进行了一项观察性研究，以探索称为空间串的重力波。使用高级Ligo和高级处女座的第三观测数据进行了探索，尽管没有发现空间字符串的显着信号，但可以获得对空间串的丰度和能量尺度的更强限制（Abbott等，2021）。本研究中使用的分析方法也可以应用于引力波勘探，例如中子星的结合。最后，进行了理论研究以构建从电击波从无线电波到高能量伽玛射线的多波长辐射的冲击波构建辐射模型。为了关注X射线和无线电波辐射，我们研究了辐射如何受周围环境的密度和结构的影响。关于X射线辐射，亮度主要取决于外围密度和爆炸能量，结果已在论文（Tsuna，Kashiyama，Shigeyama 2021a）中发表。关于无线电辐射，他在国际研究协会中介绍了自己的结果，目前正在撰写论文。