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。

阐明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。这项研究的目的是澄清快速旋转的大质量恒星形成黑洞的条件。此外，其目的是确定中子星形成时发出的引力波的波形。该研究通过进行广义相对论数值流体模拟而取得进展。我们主要假设轴对称进行模拟。得到以下结果。 (1)当铁芯不旋转且其质量为中子星最大质量的1.3至1.4倍时，黑洞立即形成。 (2)随着角动量的增加，黑洞变得更难形成。如果铁芯一开始就刚性旋转，阈值最多会增加20%左右。 (5) 阈值还取决于状态方程。特别是，转移到中子核的密度越小，阈值就越大，从而防止黑洞形成。 (4)当中子星形成时，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)当铁芯最初刚性旋转并形成黑洞时，铁芯质量的约10%变成黑洞周围的圆盘。获得的一些结果已经作为论文发表。此外，他还研究了快速旋转的超大质量恒星因重力而坍缩时黑洞形成的条件，并发表了两篇论文。