回転する大質量星の重力崩壊に対する現実的かつ一般相対論的シミュレーション

旋转大质量恒星引力塌缩的真实广义相对论模拟

• 批准号: 17030004
• 负责人: 柴田 大
• 金额: $ 2.24万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17030004/
• 关键词: 一般相対論; 重力崩壊; ブラックホール; ガンマ線バースト; 数値相対論

ガンマ線バーストは長年未知の天体現象であったが、最近の多波長観測の結果、そのうちの少なくともいくつかは、遠方宇宙で発生する大質量星の重力崩壊の結果起こることが明らかになった。その最も有力なシナリオは、大質量星の重力崩壊に伴ってブラックホールと高温かつ高密度の降着円盤が誕生した後に、降着円盤から高エネルギーニュートリノ放射およびニュートリノ対消滅が起こり、ガンマ線と電子陽電子からなる火の玉を作るとするものである。しかしながら、このシナリオ通り重力崩壊に伴ってブラックホールと高温高密度の降着円盤が誕生することは理論的に解明されていない。これを解明するには、現実的な状態方程式や物理素過程を考慮しながら、空間多次元の一般相対論的な数値シミュレーションを行うことが要求されるが、こういった研究がなかったからである。本研究の目的はこのようなシミュレーションが実行可能な数値コードを作成し、シミュレーションを実行することである。まず現実的状態方程式としては、Shenらによる相対論的場の理論に基づいた有限温度の効果も考慮したバリオンに対する状態方程式を基礎に、電子陽電子、ニュートリノ、輻射の効果も考慮した現在もっとも現実的といえる状態方程式を採用した。ニュートリノの冷却効果が重要な役割を果たすので、Leakage法と呼ばれる方法を用いながら、ニュートリノ放射を取り入れた。今年度はこれらの効果を取り入れた軸対称計算コードの作成およびそのコードのチェックを入念に行った。まず行ったのは、球対称の大質量星の重力崩壊である。大質量星のモデルとしては、HegerとWoosleyによって計算されインターネット上にデータが公開されているものを用いた。これまでにも同様の計算が球対称を仮定して行われているので、過去の計算と比べ一致することを確認した。さらに分解能を変化させた計算を行い、計算結果が十分に収束していることも確認した。これらの計算の後、回転している大質量星のモデルを用いて、数値シミュレーションを実行している。ただし、大変重い計算なので、NECSX8のような大型計算機を用いても、1つの計算を実行するのに1,2ヶ月を要する。そのため、まだ公表できるだけの結果が十分に蓄積できていない。しかし、計算自体は順調に進んでいるので、来年度以降、世界先端の成果を公表できる見込みである。なお関連する仕事として、磁場入り回転星の重力崩壊のシミュレーションを、簡略化した状態方程式を用いて実行し、重力崩壊において重要となりうる磁場の効果を明らかにした。

The result of the recent multi-wavelength survey, the result of the gravitational collapse of a massive star generated in the distant universe, and the result of the recent multi-wavelength survey. The gravitational collapse of a massive star is accompanied by a high temperature and a high density of falling disk. After the birth of the falling disk, the high temperature and the high density of the falling disk are produced. The radiation is eliminated. The electron positron is destroyed. The theory of gravity collapse and high temperature and high density of gravity collapse is explained in detail. The equation of state and physical process are considered in this paper. The numerical value of the general phase theory of spatial multiples is considered in this paper. The purpose of this study is to establish and implement a number of possible solutions. The equation of state of the electron positron and the effect of the radiation are considered. The cooling effect is important because the Leakage method is used. This year, the results of the calculation of the axis of rotation are obtained. The gravitational collapse of a massive star in orbit and orbit The mass of the star was calculated by Heger and Woosley. The calculation of the same value is determined by the calculation of the same value. The results of the calculation are very close to each other. After the calculation, the high mass star will be used in the calculation, and the high mass star will be used in the calculation. The NECSX8 is a large computer, and the NECSX8 is a large computer, and the NECSX8 is a large computer. The results of this study are very cumulative.しかし、计算自体は顺调に进んでいるので、来年度以降、世界先端の成果を公表できる见込みである。The equation of state is simplified and the effect of the magnetic field on the gravitational collapse of the star is clarified.

项目成果

Axisymmetric collapse simulations of rotating massive iron cores in full general relativity : Numerical Study for prompt black hole formation

完全广义相对论中旋转大铁芯的轴对称塌陷模拟：快速黑洞形成的数值研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review D 71
• 作者: Y.Sekiguchi;M.Shibata
• 通讯作者: M.Shibata

Magnetorotational collapse of massive stellar cores to neutron stars : Simulation in full general relativity

大质量恒星核心磁旋转塌缩成中子星：完全广义相对论的模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physical Review D 74
• 作者: M.Shibata;Y.-T.Liu;S.L.Shapiro;B.C.Stephens
• 通讯作者: B.C.Stephens

Robustness of a high-resolution central scheme for hydrodynamic simulations in full general relativity

完全广义相对论中流体动力学模拟的高分辨率中心方案的鲁棒性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review D 72
• 作者: M.Shibata;J.A.Font
• 通讯作者: J.A.Font