中性子星及びブラックホール連星からの動波

来自中子星和黑洞双星的运动波

基本信息

批准号：
06740343
负责人：
柴田大
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740343/
关键词：
-

项目摘要

最近重力波検出計画が米、仏、伊などで進行しており、今世紀末には検出器が可動になることが期待されている。動力波の最も期待される放出源としては、中性子星やブラックホールからなる連星系の合体が挙げられる。このような連星が放出する重力波が地球に到達するとき、その信号の大きさは検出器のノイズに対して典型的にはたかだか十倍程度と見積もられている。それ故、重力波の検出を確信し、更にそこから情報を引き出すにはこれらの現象によって生じる重力波の波形及び振幅の理論的予想が必要とされている。本研究は、中性子星やブラックホールの連星系が、合体する直前に放出する重力波について調べることを目的としたものである。重力波検出器では、連星の合体直前数分前に放出される周期的な重力波が主なターゲットになる。これを理論的に解析する手法としてはこれまでa)ポストニュートン近似(v/c展開)やあるいは、b)ブラックホール周りをテスト粒子(m<<M)が運動するときに放出される重力波のエネルギー放射率を解析する方法(摂動近似)が行われてきた。これまで行われてきた摂動近似を用いたエネルギー放射率の解析によると、ポストニュートン近似を行う場合には最低でも8次の項までが、重力波の検出及びその解析をするためには精度上必要であることが確かめられている。本研究においてはa)とb)を用いた解析を押し進め、ポストニュートン近似における高次の重力波放出の反作用が連星系の進化に及ぼす影響を定量的に解析した。今年度の具体的な成果としては、連星の自転が系の進化に及ぼす効果を明らかにしたことが挙げられる。通常の星は自転しているが、このような自転が非常に相対論的な状況下に於いては重要になるのである。我々の摂動近似を用いた解析によれば、自転の影響はポストニュートン近似の3次以降から各次数で常に現れる事が明らかになった。またその効果は、現在建設中の検出器の精度と照らし合わせると5次までは考慮する必要があることが明らかになった。従って今後は、一般的なポストニュートン近似の下でこれらの効果を解析することが必要となる。

目前美国、法国、意大利等国正在进行引力波探测项目，预计探测器将在本世纪末投入运行。最有希望的功率波来源是由中子星和黑洞组成的双星系统的合并。当这样的双星发出的引力波到达地球时，信号通常估计最多比探测器中的噪声强十倍。因此，需要对这些现象产生的引力波波形和振幅进行理论预测，以便对引力波的探测充满信心，并从中获取更多信息。这项研究的目的是研究中子星和黑洞双星系统在合并之前发出的引力波。引力波探测器的主要目标是双星合并前几分钟发出的周期性引力波。迄今为止，对此进行理论上分析的方法是a）后牛顿近似（v/c展开），或b）测试粒子（m<<M）绕黑洞运动时发出的引力波方法（微扰近似）。）已被用来分析能量发射率根据目前已经开展的利用摄动近似进行的能量发射率分析，在使用后牛顿近似时，为了检测和分析引力波的精度，至少需要使用8阶项。已经确认有必要。在本研究中，我们利用a）和b）进行分析，定量分析了后牛顿近似下高阶引力波发射反应对双星系统演化的影响。今年的一个具体成果是阐明了双星旋转对系统演化的影响。普通恒星会旋转，但这种旋转在高度相对论条件下变得很重要。根据我们使用微扰近似的分析，很明显，在后牛顿近似中，旋转的影响总是出现在从三阶开始的每个阶中。此外，当将此效应与目前正在建造的探测器的精度进行比较时，很明显有必要考虑到五阶。因此，未来有必要在一般后牛顿近似下分析这些效应。