ブラックホールと中性子星との合体に対する一般相対論的研究

黑洞与中子星合并的广义相对论研究

• 批准号: 09J00234
• 负责人: 久徳 浩太郎
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J00234/
• 关键词: 一般相対論; 重力波; ブラックホール; 中性子星; 数値相対論; 宇宙物理

ブラックホール・中性子星連星が合体する際の重力波はアメリカのLIGOや欧州のVIRGO、さらに日本のKAGRAなどの重力波検出器にとって最も有望な重力波源と考えられている。この連星の合体時に中性子星がブラックホールの潮汐力場により潮汐破壊される場合は、重力波が中性子星の性質を強く反映するため、重力波観測によって中性子星の性質や核密度及びそれ以上の密度の状態方程式の性質を調べることが可能になる。また、潮汐破壊に伴って形成される降着円盤が十分な質量を持っていればガンマ線バーストの発生が期待でき、質量放出が多ければr過程元素合成や付随する電磁波放射の起源天体としても期待でき、それらの面からも中性子星の潮汐破壊は重要な研究対象である。本研究では数値相対論によるシミュレーションを通じ、定量的に潮汐破壊や重力波の計算を行ってきた。特に本年度は数値相対論によって計算された重力波を用いて、実際の重力波観測での中性子星の性質の決定精度に付随する誤差を、重力波解析の標準的な手法であるFisher解析と組み合わせて計算した。その結果、今後数年で稼働する予定のAdvanced LIGOの感度では1km程度、さらにその次世代の計画であるEinstein Telescopeでは0.1km程度の精度で中性子星の半径が決定できることがわかった。理論モデルに伴う系統誤差が重力波では少ないと考えられるので、これは現在の電磁波観測よりも精度が良い制限である。また、連星の合体時に熱的な効果が重力波や降着円盤、質量放出に対してどのような影響を及ぼすかについても系統的に熱的な効果の強さを変えた計算を行い、現在結果をまとめて論文として投稿準備中である。

黑洞/中子星双星并合产生的引力波被认为是美国LIGO、欧洲VIRGO、日本KAGRA等引力波探测器最有希望的引力波来源。如果中子星在这次双星合并过程中被黑洞的潮汐力场潮汐摧毁，引力波将强烈反映中子星的属性，因此引力波观测将揭示中子星的属性，即它的核心密度，以及更多，可以研究 的密度状态方程的性质。此外，如果潮汐破坏形成的吸积盘具有足够的质量，则可以预期会发生伽马射线爆发，如果发射出大量质量，则可以预期它会成为r过程核合成的源物体从这些角度来看，中子星的潮汐破坏是一个重要的研究课题。在这项研究中，我们通过数值相对论的模拟定量计算了潮汐破坏和引力波。特别是，今年，我们将利用数值相对论计算的引力波，消除实际引力波观测中确定中子星性质的准确性所带来的误差，并将其与引力波分析标准方法费希尔分析相结合。我算了一下。结果显示，计划在未来几年投入运行的Advanced LIGO的灵敏度将达到约1公里，其下一代项目爱因斯坦望远镜将能够确定中子星的半径精度约为0.1公里。这是比当前电磁观测更准确的限制，因为与理论模型相关的系统误差被认为对于引力波来说很小。此外，我们系统地计算了热效应的强度，以确定热效应如何影响双星合并过程中的引力波、吸积盘和质量抛射。我们目前正在准备总结结果并将其作为论文提交。

项目成果

Gravitational waves and neutrino emission from the merger of binary neutron stars

双中子星合并产生的引力波和中微子发射

• DOI: 10.1103/physrevlett.107.051102
• 发表时间: 2011
• 影响因子: 8.6
• 作者: Yuichiro Sekiguchi; Kenta Kiuchi; Koutarou Kyutoku; Masaru Shibata
• 通讯作者: Masaru Shibata

ブラッタホール・中性子星連星の合体と熱的効果の影響

Blattahole/中子星双星并合及热效应的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: 久徳浩太郎

ブラックホール・中性子星連星の合体

黑洞/中星双星合并

• 发表时间: 2011
• 作者: 久徳浩太郎

Binary neutron star mergers : dependence on the nuclear equation of state

双中子星合并：对核状态方程的依赖

• DOI: 10.1103/physrevd.83.124008
• 发表时间: 2011
• 影响因子: 5
• 作者: Kenta Hotokezaka; Koutarou Kyutoku; Hirotada Okawa; Masaru Shibata; Kenta Kiuchi
• 通讯作者: Kenta Kiuchi

Quasiequilibrium states of black hole-neutron star binaries in moving puncture framework

移动穿刺框架中黑洞-中子星双星的准平衡态

• 发表时间: 2009
• 作者: Koutarou Kyutoku; Masaru Shibata; Keisuke Taniguchi
• 通讯作者: Keisuke Taniguchi