コンパクト星および連星コンパクト星からの重力波に関する数値的研究

致密星和双致密星引力波的数值研究

• 批准号: 14047207
• 负责人: 柴田 大
• 金额: $ 3.14万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14047207/
• 关键词: 重力波; 中性子星; ブラックホール; 一般相対論; 数値シミュレーション

連星中性子星の合体は有力な重力波源の1つである。合体による重力波の波形を理論的に正確に計算し、テンプレートを作成することが、重力波検出、重力波源の決定およびその運動状態の認識のためには必要不可欠である。本年度はまずこれまでの研究を発展させ、数値シミュレーションコードの改良を行なった。具体的には、エネルギーや角運動量が高精度で保存するようにアインシュタイン方程式の解法を改良し、また数値流体コードも衝撃波が高精度で計算できるものへと発展させた。改良されたコードを用いて、主に非等質量の連星中性子星の合体のシミュレーションを実行した。その結果、(i)質量比が1からずれるほど、合体後の形成天体(ブラックホール、または中性子星)の回りに形成されるディスクの質量が大きいこと、(ii)しかしながら質量比が0.85以上1以下の場合には重力波の波形には大きな変化は見られないこと、が明らかになった。この研究以外にも、大質量回転星の重力崩壊による重力波に関する研究を実行した。大質量星が重力崩壊後中性子星を形成する場合には、数百ヘルツの周波数の重力波が放出されると予想されており、有力な重力波源の1つであると考えられている。申請者は、世界で初めて一般相対論的シミュレーションを実行し、重力波の波形を計算した。その結果、(i)重力波の振幅は、銀河中心で起こったとした場合に、最大で10^<20>、特徴的には約10^<-21>、(ii)周波数は600から1000Hz程度、という結果を得た。これらは、これまで行なわれたニュートン重力や近似的相対論的重力を仮定した結果と本質的には同等である。よって、これまでに得られていた近似的結果が正しいということを再確認したものと言える。

The combination of stars and neutral stars is a powerful gravitational wave source. It is necessary to correctly calculate and construct the wave form theory of gravity wave, determine the source of gravity wave and understand the motion state of gravity wave. This year, we will continue to develop and improve our research and development programs. The solution of the equation for the specific angular motion of the fluid is improved with high accuracy, and the calculation of the shock wave is improved with high accuracy. improve that quality and efficiency of the satellite system The results are as follows: (i) Mass ratio = 1: This research is carried out on gravity waves related to gravity collapse of large mass retroactive stars. When a neutral star is formed after the collapse of a massive star, hundreds of gravitational waves are emitted. The applicant shall, at the beginning of the world, calculate the waveform of gravity wave in accordance with the general theory of gravity wave. (i) the amplitude of gravity wave is about 10 ^, the maximum is about 10^, the characteristic <20>is about 10 ^<-21>,(ii) the number of cycles is about 600 Hz, and (iii) the result is obtained. The gravity theory is similar to the gravity theory. The similar results obtained from

项目成果

M.Shibata: "Collapse of Rotating Supermassive Neutron Stars to Black Holes : Fully General Relativistic Simulations"Astrophys.J.. 595. 992-999 (2003)

M.Shibata：“旋转超大质量中子星坍缩为黑洞：完全广义相对论模拟”Astrophys.J.. 595. 992-999 (2003)

M.Shibata, K.Taniguchi, K.Uryu: "Merger of Binary Neutron Stars of Unequal Mass in Full General Relativity"Phys.Rev.D. 68. 084020 1-084020 24 (2003)

M.Shibata、K.Taniguchi、K.Uryu：“完全广义相对论中不等质量双中子星的合并”Phys.Rev.D。

S.L.Shapiro, M.Shibata: "Collapse of a rotating supermassive star to a supermassive black hole : Analytic determination"Astrophysical Journal. 577. 904-908 (2002)

S.L.Shapiro，M.Shibata：“旋转超大质量恒星坍缩为超大质量黑洞：分析测定”天体物理学杂志。

J.L.Friedman, K.Uryu, M.Shibata: "Thermodynamics of binary black holes and neutron stars"Physical Review D. 65. 064035-1-064035-20 (2002)

J.L.Friedman、K.Uryu、M.Shibata：“双黑洞和中子星的热力学”物理评论 D. 65. 064035-1-064035-20 (2002)

M.Shibata, S.Karino, Y.Eriguchi: "Dynamical instability of differentially rotating stars"Monthly Notice of Royal Astro. Soc. 334. L27-L31 (2002)

M.Shibata，S.Karino，Y.Eriguchi：“差分旋转恒星的动态不稳定性”皇家天文月刊。