中性子星連星合体の電磁波対応天体の正確な予測に向けた研究

中子星并合电磁兼容物体精确预测研究

• 批准号: 21K13912
• 负责人: 川口 恭平
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13912/
• 关键词: 重力波天文学; 電磁波対応天体; kilonova

中性子星を含む連星の合体は地上重力波検出器のメインターゲットであるが、様々な突発電磁波現象の母天体でもある。その中でも赤外線、可視光域において明るく光るKilonovaという現象からは、連星合体の極限環境物理に迫ることができると期待されている。本研究では、連星の合体から直接・一貫したシミュレーションにより物質の密度・元素組成分布を正確に予測し、さらに詳細な物理過程を考慮した輻射輸送計算を行うことで、正確なKilonova光度曲線を計算することを目的とする。本年度では、昨年度において開発した、中性子星連星合体の数値相対論シミュレーションから一貫して放出物質の長期的流体進化とKilonova光度曲線を計算することができる数値計算コードを用いて、長時間重力崩壊せずに残る大質量中性子星が形成された場合において、ダイナモ効果による磁場の増幅が放出物質と光度曲線に与える影響を調べた。また、星間ガスと放出物質の相互作用によって起こると予想されるシンクロトロン放射についても、得られた遷相対論的放出物質の分布を用いることでその光度曲線を計算し調べた。その結果、ダイナモ効果によって大質量中性子星の磁場が大きく増幅された場合、高い輝度を持つシンクロトロン残光が合体イベントに付随する可能性があることを明らかにした。また、Kilonovaの輻射輸送計算を行い、磁場が大きく増幅された場合、キロノバは初期には明るく、数日で急激に減少する可視光と近赤外線で非常に明るい長残光を示すことを明らかにした。これらの特徴はGW170817には見られず、GW170817で形成された大質量中性子星では、数百ms以内にブラックホールに崩壊したか、磁場増幅が顕著ではなかったである可能性が示唆された。

The neutral daughter star, including the daughter star, is the parent body of the earth gravity wave detector. In the infrared and visible light fields, Kilonova phenomena, stars, and extreme environmental physics are forced. This study aims to accurately predict the density and elemental composition of the materials and to accurately calculate the Kilonova photometric curve by considering the detailed physical process. This year, the development of the neutral component star system in the past year, the numerical value of the neutral component star system, the calculation of the long-term fluid evolution of the consistent emission material and the Kilonova photometric curve, the calculation of the numerical value of the neutral component star system, the formation of the neutral component star system, the long-term gravity collapse, the residual mass of the neutral component star system, the formation of the neutral component star system, the calculation of the numerical value of the neutral component star system, the calculation of the long-term gravity collapse, the calculation of the numerical value of the neutral component star system, the calculation of the long-term fluid evolution of the neutral component star system, the calculation of the Kilonova photometric curve, the calculation of the numerical value of the neutral component star system, the calculation of the numerical value of the neutral component star system, the calculation of the numerical value of the neutral component star system, the calculation of the long-term gravity collapse, the residual mass of the neutral component star system, the formation of the neutral component star system, the calculation of the numerical value of the neutral component star system. The amplitude of the magnetic field increases due to the influence of the emitted substance on the luminosity curve. The interaction between the stars and the emitted substances is expected to cause the emission of the emitted substances. The distribution of the emitted substances in the phase transition theory is calculated and adjusted. As a result, the magnetic field of a neutral star with high mass increases greatly in amplitude, and the probability of a complex magnetic field with high luminance increases. Kilonova's radiation transfer calculation is in progress, the magnetic field is large, the visible light and near infrared light are very bright, the residual light is very bright, and the magnetic field is very large. The characteristics of GW170817 are shown below. GW170817 is likely to form a neutral star with large mass within hundreds of ms, and the magnetic field amplitude is increased.

项目成果

Opacity of the Highly Ionized Lanthanides and the Effect on the Early Kilonova

高电离镧系元素的不透明度及其对早期千新星的影响

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac7565
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Banerjee Smaranika;Tanaka Masaomi;Kato Daiji;Gaigalas Gediminas;Kawaguchi Kyohei;Domoto Nanae
• 通讯作者: Domoto Nanae

Lanthanide Features in Near-infrared Spectra of Kilonovae

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac8c36
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: N. Domoto;Masaomi Tanaka;D. Kato;K. Kawaguchi;K. Hotokezaka;S. Wanajo

Investigating GW190425 with numerical-relativity simulations

• DOI: 10.1103/physrevd.106.084039
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: R. Dudi;A. Adhikari;B. Brügmann;T. Dietrich;K. Hayashi;K. Kawaguchi;K. Kiuchi;K. Kyutoku

Electromagnetic Counterparts of Binary-neutron-star Mergers Leading to a Strongly Magnetized Long-lived Remnant Neutron Star

双中子星合并的电磁对应物导致强磁化的长寿命中子星遗迹

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac6ef7
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Kawaguchi Kyohei;Fujibayashi Sho;Hotokezaka Kenta;Shibata Masaru;Wanajo Shinya
• 通讯作者: Wanajo Shinya

Multi-messenger astrophysics of neutron star binary mergers

中子星双星并合的多信使天体物理学

• 发表时间: 2021
• 作者: Kawaguchi Kyohei、 Hotokezaka Kenta;Fujibayashi Sho、Shibata Masaru、Tanaka Masaomi、Wanajo Shinya
• 通讯作者: Fujibayashi Sho、Shibata Masaru、Tanaka Masaomi、Wanajo Shinya