回転する大質量星の重力崩壊に関する数値一般相対論的研究

旋转大质量恒星引力塌缩的数值广义相对论研究

基本信息

批准号：
15740142
负责人：
柴田大
金额：
$ 2.37万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740142/
关键词：
ブラックホール重力波相対論中性子星重力崩壊一般相対論

项目摘要

ブラックホールの形成条件や形成過程を明らかにすることは、宇宙物理学における最重要問題の1つである。本研究では、高速回転する大質量星がブラックホール形成する条件を明らかにすることを目的とした。また中性子星が形成される場合に関しては、放射される重力波の波形を求めることを目的とした。研究は、一般相対論的数値流体シミュレーションを行なって進めた。主に軸対称を仮定したシミュレーションを実行した。そして、以下のような結果を得た。(1)鉄のコアが回転しておらず、またその質量が、中性子星の最大質量の1.3〜1.4倍以上の時、ブラックホールが瞬時に形成される。(2)角運動量が増加するほどブラックホールは形成され難くなる。仮に鉄のコアが初期に剛体回転しているとすれば、閾値は最大で20%ほど上昇する。(5)状態方程式にも、閾値は依存する。特に中性子核に移行する密度が小さいほど、閾値は大きくなり、ブラックホール形成が妨げられる。(4)中性子星が形成される場合、発生する衝撃波の形状や放射される重力波の波形は、状態方程式に非常に強く依存する。(5)鉄のコアが初期に剛対回転していて、ブラックホールが形成される場合、コアの質量の10%程度がブラックホール周りのディスクとなる。なお得られた結果はすでに1偏は論文として発表された。それ以外にも高速回転する超大質量星が重力崩壊する場合のブラックホール形成条件などについても調べ、2本論文として発表した。

清除黑洞的形成条件和形成过程是天体物理学中最重要的问题之一。这项研究旨在阐明大质量恒星以高速形成黑洞的条件。此外，当形成中子星时，目的是确定辐射引力波的波形。这项研究是通过进行一般相对论计算流体模拟进行的。假设轴对称性主要进行模拟。并且获得了以下结果：（1）当铁芯未旋转并且其质量是中子星的最大质量的1.3至1.4倍时，即时形成了黑洞。（2）角动量越增加，黑洞形成的困难就越困难。如果铁芯最初是旋转刚体的，则阈值将上升多达20％。（5）阈值还取决于状态方程。特别是，中子核的密度越小，阈值越高，并且防止了黑洞的形成。（4）当形成中子恒星时，产生的冲击波的形状和发射的引力波的波形在很大程度上取决于状态方程。（5）当铁芯最初用刚性对旋转并形成黑洞时，大约10％的核心质量是黑洞周围的磁盘。获得的结果已经作为论文发表。此外，我们还研究了当超质量恒星以高速崩溃旋转并发表两篇论文时，形成黑洞的条件。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

M.Shibata: "Collapse of Rotating Supermassive Neutron Stars to Black Holes : Fully General Relativistic Simulations"Astrophys.J.. 595. 992-999 (2003)

M.Shibata：“旋转超大质量中子星坍缩为黑洞：完全广义相对论模拟”Astrophys.J.. 595. 992-999 (2003)

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

New criterion for direct black hole formation in rapidly rotating stellar collapse

快速旋转恒星塌陷中直接形成黑洞的新标准

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Physical Review D 70
影响因子：
0
作者：
Y.Sekiguchi;M.Shibata
通讯作者：
M.Shibata

Gravitational waves from axisymmetric rotating stellar core collapse to a neutron star in full general relativity

完全广义相对论中从轴对称旋转恒星核心塌陷到中子星的引力波

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Physical Review D 69
影响因子：
0
作者：
M.Shibata;Y.Sekiguchi
通讯作者：
Y.Sekiguchi

M.Shibata, K.Taniguchi, K.Uryu: "Merger of Binary Neutron Stars of Unequal Mass in Full General Relativity"Phys.Rev.D. 68. 0840201-0840224 (2003)

M.Shibata、K.Taniguchi、K.Uryu：“完全广义相对论中不等质量双中子星的合并”Phys.Rev.D。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Stability of rigidly rotating relativistic stars with soft equations of state against gravitational collapse

具有软状态方程的刚性旋转相对论恒星抵抗引力塌缩的稳定性

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Astrophysical Journal 605
影响因子：
0
作者：
M.Shibata;Y.Sekiguchi;M.Shibata
通讯作者：
M.Shibata

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柴田大其他文献

Merger of black hole-neutron star binaries : Nonspinnig black hole case

黑洞与中子星双星的合并：非自旋黑洞情况

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Physical Review D 74
影响因子：
0
作者：
Masato Minamitsuji;Wade Naylor and Misao Sasaki;佐々木節;南辻真人;Christian T. Byrnes;小玉英雄;横山順一;Robert Brandenberger;白水徹也;横山修一郎;Antonino Flachi;柴田大
通讯作者：
柴田大