合体するコンパクト連星からの重力波に対する数値一般相対論的研究

致密双星合并引力波的数值广义相对论研究

• 批准号: 16029202
• 负责人: 柴田 大
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16029202/
• 关键词: ブラックホール; 中性子星; 重力波

現在アメリカなどで、レーザー干渉計を用いた重力波検出器が稼働している。連星中性子星は、その重力波源として最も有望とされる天体現象の1つである。この現象の運動状態を決定し、さらに重力波の波形を正確に計算しテンプレートを作成することが、重力波検出には必要不可欠である。本研究は、アインシュタイン方程式と相対論的流体力学方程式を同時に解いて、合体現象を明らかにすることを目的とした。これまでにもすでに、一般相対論的数値流体コードを開発し、段階的に発展させ、シミュレーションを実行し様々な知見を得ていたが、これまでは理想化された状態方程式のみを用いてシミュレーションがなされてきた。観測と比較が可能なような重力波の波形を求めるには、現実的状態方程式を用いた研究が必要不可欠である。そこで本研究では、現実的と呼ばれる状態方程式を2例用いてシミュレーションを行なった。その結果、以下のような非常に興味深い結果を得た。(1)連星の合計質量がある閾値以上の場合ブラックホールが形成されるが、その値が太陽質量の2.5〜2.7倍となる。この値は、これまで観測され正確に質量が決まっている連星中性子星の質量と同程度である。つまり、合体が起こった場合に、ブラックホールが形成されるか中性子星が形成されるかは、その質量に敏感に依存し、ケース・バイ・ケースとなる。(2)中性子星が形成される場合は、それは高速回転しているため楕円形状を取る。そのため強力な重力波源となり、次世代レーザー干渉計で観測可能である。これ以外にも、中性子星がブラックホールに飲み込まれる前に潮汐破壊される条件などについても調べ、論文として発表した。

The gravity wave detector is now in use. Even the neutral star, the gravitational wave source, the most hopeful celestial phenomenon, The motion state of this phenomenon is determined, and the waveform of gravity wave is calculated correctly. It is necessary to generate gravity wave. This study aims to solve simultaneously the equations of fluid dynamics and the phenomena of combination. The equation of state is idealized, and the equation of state is developed. It is necessary to study the equation of state of gravity wave. Therefore, this research will be implemented in two examples of the current and proposed equations of state. The result is very interesting. (1)When the total mass of the stars is above the threshold value, the mass of the sun is 2.5 to 2.7 times greater than the threshold value. The correct mass is determined by the mass of the neutral star. In the case of combination, the neutral sub-star is formed, and the mass is sensitive. (2)The neutral sub-star is formed in the case of high speed return. The next generation of gravity wave sources is possible. In addition to the above, neutral stars can be found in the following conditions:

项目成果

Three-dimensional simulations of stellar core collapse in full general relativity: Nonaxisymmetric dynamical instabilities

• DOI: 10.1103/physrevd.71.024014
• 发表时间: 2004-12
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: M. Shibata;Yuichiro Sekiguchi

Black hole tidal problem in the Fermi normal coordinates

• DOI: 10.1103/physrevd.71.044017
• 发表时间: 2005-01
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Masaki Ishii;M. Shibata;Y. Mino

Numerical Study for the tidal disruption of neutron stars moving around a black hole

围绕黑洞运动的中子星潮汐破坏的数值研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Progress Theoretical Physics 112
• 作者: M.Ishii;M.Shibata
• 通讯作者: M.Shibata

Deriving formulations for numerical computation of binary neutron stars in quasicircular orbits

• DOI: 10.1103/physrevd.70.044044
• 发表时间: 2004-07
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: M. Shibata;K. Uryū;J. Friedman

Numerical evolution of secular bar-mode instability induced by the gravitational radiation reaction

引力辐射反应引起的长期棒模式不稳定性的数值演化

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physical Review D 70
• 作者: M.Shibata;S.Karino
• 通讯作者: S.Karino