超巨大ブラックホールの形成過程と重力波

超大质量黑洞的形成过程与引力波

• 批准号: 13740143
• 负责人: 柴田 大
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740143/
• 关键词: 一般相対論; 天体物理; 数値シミュレーション; 重力波; 超重量星; 数値計算

本科学研究費補助金は、太陽質量の10^6倍程度の質量を持ついわゆる超巨大星が重力崩壊し、超巨大ブラックホールを形成する過程を調べるために交付された。まず、回転する超巨大星が、軸対称重力崩壊する場合にブラックホールが形成されるのかどうかについて、完全に一般相対論的な数値計算を用いて調べた。具体的には、現実的な初期条件として、ケプラー速度で剛体回転する不安定な超巨大星を与え、シミュレーションを実行した。その結果、(1)ブラックホールは形成する、(2)初期の超巨大星の質量の約90パーセントがブラックホールに吸い込まれる、(3)初期の無次元スピンパラメータ(q=cJ/GM^2;ただし、c, J, G, Mは光速度、角運動量、重力定数、質量)はおよそ1であるが、形成するブラックホールではq=0.75程度になる、(4)大きな角運動量を持っていた流体素片は、ディスクを形成する、(5)以上の結果は解析的にある程度の精度で予想できる、などの結果が得られた。これらの結果は論文に公表済みである。さらに重力崩壊において発生する重力波に関する定性的計算も実行し、その結果は現在投稿中である。それ以外にも、一般相対論的流体コードの高精度化を実行し、そのテスト計算に関してまとめた結果を論文にまとめ発表した。

授予了附属科学研究的赠款，以调查一个所谓的超级巨星，其质量约为10^6倍太阳能质量的10^6倍，导致重力崩溃并形成一个超级巨型黑洞。首先，我们研究了使用完全一般的相对论数值计算，旋转的超质量恒星崩溃时是否会形成黑洞。具体而言，作为现实的初始条件，给出了以开普勒速度刚性旋转的不稳定的超级恒星，并进行了仿真。 As a result, we have obtained results such as (1) the formation of black holes, (2) approximately 90% of the mass of the initial supermass stars is sucked into the black holes, (3) the initial dimensionless spin parameters (q=cJ/GM^2; where c, J, G, M are about 1, but the velocity of light, angular momentum, gravity constant, mass) is approximately 1, but the formed black holes are around Q = 0.75，（4）具有较大角动量的流体片段形成磁盘，（5）可以以一定程度的分析精度预测上述结果。这些结果已经在论文中发表。此外，已经进行了重力塌陷期间产生的重力波的定性计算，目前正在发布结果。此外，一般相对论流体代码的结果已在论文中编译，并在测试计算上编制了结果。

项目成果

M.Shibata, K.Vryu: "Computation of gravitational waves from inspiraling binary neutron stars in quasieguilibriun Circalan orbits"Physical Review D. 64. 1040171-26 (2001)

M.Shibata，K.Vryu：“准吉利布赖恩 Circalan 轨道中的吸气双中子星的引力波计算”物理评论 D. 64. 1040171-26 (2001)

M.Saijo, T.W.Baumgarte, S.L.Shapiro, M.Shibata: "Collapse of a rotating supermassive star to a supermassive black hole : Post-Newtsniar Simulations"Astrophysical Journal. 568(4月号予定). (2002)

M.Saijo、T.W.Baumgarte、S.L.Shapiro、M.Shibata：“旋转超大质量恒星坍塌为超大质量黑洞：后纽特尼亚尔模拟”天体物理学杂志 568（预定 4 月号）。

J.L.Friedman, K.Vryu, M.Shibata: "Thermodynamics of binary black holes and neutron stars"Physical Review D. 65(4月号予定). (2002)

J.L.Friedman、K.Vryu、M.Shibata：“双黑洞和中子星的热力学”物理评论 D. 65（预定 4 月号）（2002 年）。

M.D.Duez et al.: "Comparing the inspiral of irrotational and coratational binary neutron stars"Physical Review D. 65. 0240161-8 (2002)

M.D.Duez 等人：“比较无旋和冕状双中子星的螺旋”物理评论 D. 65. 0240161-8 (2002)

S.L.Shapiro, M.Shibata: "Collapse of a rotating supermassive star to a supermassive black hole : Analytic determination"Astrophysical Journal. 577. 904-908 (2002)

S.L.Shapiro，M.Shibata：“旋转超大质量恒星坍缩为超大质量黑洞：分析测定”天体物理学杂志。