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相対論的効果を考慮した重力三体系の力学進化とその連星ブラックホール探査への応用

考虑相对论效应的引力三体系统动力学演化及其在双黑洞探测中的应用

基本信息

批准号：
21J11378
负责人：
林利憲
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11378/
关键词：
三体問題軌道安定性連星ブラックホール von Zeipel-Kozai-Lidov機構

项目摘要

前年度までの研究から、重力三体系の軌道安定性を調べる場合、軌道不安定時間という観点でN体直接数値計算を行うことが重要であることが明らかになった。そこで、Newton重力下で連星ブラックホールなどの大質量連星を含む階層的三体系に対して、軌道不安定時間の初期軌道要素依存性を、N体直接計算コードTsunami(Alessandro A. Trani, Mario Spera)を用いて詳細に調べた。研究過程で、系の局所的なカオス性に基づくLyapunov的安定性と、重力三体系の崩壊の有無に基づくLagrange的安定性の２つの安定性を峻別する重要性が明らかになった。本研究の目的である連星ブラックホール三体系の存在可能性の検証においては、Lagrange的安定性の観点がより適している。そこで、Lagrange的安定性の観点から軌道不安定性を調べ、局所的なLyapunov的安定性に基づいて先行研究で提案されている軌道不安定性判別式との比較を行った。系統的に初期軌道傾斜角を変えて調べた結果、軌道傾斜角が大きくvon Zeipel-Kozai-Lidov機構（以下、ZKL機構）が重要となる三体系において、短時間で局所的に判定を行ったLyapunov的安定性は、長時間のLagrange的安定性を保証しないことが示された。また、軌道傾斜角が系の安定性に強く影響し、小傾斜角の順行軌道系・ZKL機構が働く系・逆行軌道をもつ系の３つに大きく区分されることが示された。以上の結果から、特に先行研究で提案されているZKL機構による連星ブラックホール合体時間スケールの加速機構を考える際、Lagrange的な安定性に基づく軌道不安定時間スケールの観点で、安定性を議論することの重要性が示唆された。

In the past year, the orbital stability of gravity three-system was adjusted, and the orbital instability time was calculated directly. A three-dimensional system with a hierarchical structure, the dependence of orbital instability time on initial orbital elements, and the direct calculation of N-bodies are discussed. Trani, Mario Spera) in detail. The importance of the stability of the fundamental Lyapunov and the stability of the gravitational three-system collapse and the stability of the fundamental Lagrangian and the stability of the two-system stability in the research process is obvious. The purpose of this study is to prove the existence possibility of the three-dimensional system, and to find out the stability of Lagrange. A preliminary study of the stability of Lagrange's orbital instability is presented in this paper. The initial orbital inclination angle of the system is changed to adjust the results, the orbital inclination angle is increased, and the Zeipel-Kozai-Lidov mechanism (hereinafter, ZKL mechanism) is important. The stability of the three-system is determined in the short time, and the stability of the Lyapunov Lagrange is guaranteed in the long time. The stability of the orbital tilt angle system is strongly influenced by the stability of the orbital tilt angle system. The ZKL mechanism has a strong influence on the stability of the orbital tilt angle system. The ZKL mechanism has a strong influence on the stability of the orbital tilt angle system. The ZKL mechanism has a strong influence on the stability of the orbital tilt angle system. The above results show that the ZKL mechanism is of great importance to the stability of the ZKL mechanism, especially the stability of the ZKL mechanism.