コンパクト連星からの重力波

来自致密双星的引力波

基本信息

批准号：
07740355
负责人：
柴田大
金额：
$ 0.51万
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740355/
关键词：
重力波一般相対論天体物理学

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。重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、このような合体する連星からの重力波の特徴を、詳細に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(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摂動理論(m<<M)が用いられているが、本研究においては、(b)を用いた解析を押し進め、重力波放出の反作用が連星系の進化に及ぼす影響やその結果放出される重力波についての定量的な解析を行った。今年度の具体的な成果としては、摂動理論を拡張したことが挙げられる。これまでの摂動理論においては、質量M、自転角運動量Maのブラックホールの回りを公転する質量m(<<M)の粒子を考え、重力波の評価を行ってきた。このとき、粒子の自転角運動量についてはゼロの場合だけしか取り扱えなかった。本研究に於いては、粒子の自転の効果までを取り入れられるように拡張し、そして更に、定量的な解析を行った。そしてその結果、以下のような結果をえた。(1)粒子のスピンはそれ自体が、エネルギー運動量テンソルに寄与するため、重力波の放出率に寄与する。(2)粒子のスピンの向きとブラックホールのスピンの向きのなす角は、重力波の放出率に大きな影響を及ぼす。

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。最有希望的引力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。这项研究的目的是详细研究此类合并双星的引力波特征。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。理论上分析这一点的方法包括（a）后牛顿近似（v/c展开）或（b）黑洞周围的微扰理论（m<<M），但在本研究中使用（b）推进了分析并进行了定量分析引力波发射反应对双星系统演化的影响以及由此产生的引力波发射。今年的一个具体成果是微扰理论的扩展。在传统的微扰理论中，引力波是通过考虑质量为 m (<< M) 的粒子围绕质量为 M 且旋转角动量为 Ma 的黑洞旋转来评估的。此时，我们只能处理粒子旋转角动量为零的情况。在本研究中，我们将其扩展到包括粒子旋转的影响，并进一步进行了定量分析。结果，我们得到了以下结果。 (1) 粒子本身的自旋对能量动量张量有贡献，因此对引力波的发射率有贡献。 (2)粒子自旋方向与黑洞自旋方向的夹角对引力波的发射速率影响较大。