連星中性子星の合体に対する一般相対論的シミュレーション

双中子星并合的广义相对论模拟

基本信息

批准号：
07F07803
负责人：
柴田大
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

連星中性子星の合体はもっとも有望な重力波源であるとともに、γ線バーストの中心源の候補でもある。重力波源としての性質やγ線バースト源になりうるかについて理論的に理解するには、アインシュタイン方程式や一般相対論的流体方程式を解き、合体の様子を解明する必要がある。しかしこれらは複雑な非線形偏微分方程式であるので、数値計算を用いた研究が不可欠である。本研究課題では、数値相対論的なシミュレーションにより、連星中性子星の合体を調べるのを目的とした。特に、(1)これまでよりも高精度の正確なシミュレーションを実行し、合体現象をより詳細に解明すること、および(2)磁気流体効果を考慮してシミュレーションを実行し、これが合体時にどのような影響を及ぼすか理解することを目的とした。本年度は特に、質量が比較的小さい連星中性子星が合体したときに、一時的に誕生する非常に重い回転中性子星の磁気流体安定性に関して調べた。このような中性子星は差動回転しているのが普通である。差動回転している星に磁場が存在すると、回転磁気流体不安定性や磁場の巻き込みのため、角運動量輸送が起こり、その結果中心部分から角運動量が失われ、重い中性子星が重力崩壊するかもしれない。この予想は以前からあるが、空間3次元の数値計算で調べられたことはない。高コストの数値計算が必要だからである。本年度、Baiottiと柴田はこのシミュレーションに初めて取り組み、磁気流体効果による影響を調べている。学振の期限が切れる10月末現在、この研究計画は進行中である。

双中子星合并是最有希望的引力波源，也是伽马射线暴中心源的候选者。为了从理论上理解其作为引力波源的性质以及是否可以成为伽马射线暴源，需要求解爱因斯坦方程和广义相对论流体方程并阐明并合过程。然而，由于这些是复杂的非线性偏微分方程，因此使用数值计算进行研究是必不可少的。该研究项目的目的是利用数值相对论模拟研究双中子星的合并。特别是，我们的目标是（1）进行比以往更准确的模拟，以更详细地阐明合并现象，以及（2）进行考虑磁流体动力学效应及其如何影响合并过程的模拟。了解影响今年，我们特别研究了极大质量旋转中子星的磁流体动力学稳定性，这些中子星是在相对低质量的双中子星合并时暂时形成的。这种中子星通常有差异地旋转。在差异旋转恒星存在磁场的情况下，由于旋转磁流体动力学不稳定性和磁场夹带而发生角动量输运，导致核心角动量损失，这可能导致大质量中子星I的引力塌缩。不知道。尽管这个猜想已经为人所知有一段时间了，但从未使用三维数值计算对其进行过研究。这是因为需要昂贵的数值计算。今年，Baiotti 和 Shibata 首次进行这种模拟，研究磁流体动力学效应的影响。截至 10 月底 JSPS 截止日期到期时，该研究计划仍在进行中。