中性子星及びブラックホール連星からの動波

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最近重力波検出計画が米、仏、伊などで進行しており、今世紀末には検出器が可動になることが期待されている。動力波の最も期待される放出源としては、中性子星やブラックホールからなる連星系の合体が挙げられる。このような連星が放出する重力波が地球に到達するとき、その信号の大きさは検出器のノイズに対して典型的にはたかだか十倍程度と見積もられている。それ故、重力波の検出を確信し、更にそこから情報を引き出すにはこれらの現象によって生じる重力波の波形及び振幅の理論的予想が必要とされている。本研究は、中性子星やブラックホールの連星系が、合体する直前に放出する重力波について調べることを目的としたものである。重力波検出器では、連星の合体直前数分前に放出される周期的な重力波が主なターゲットになる。これを理論的に解析する手法としてはこれまでa)ポストニュートン近似(v/c展開)やあるいは、b)ブラックホール周りをテスト粒子(m<<M)が運動するときに放出される重力波のエネルギー放射率を解析する方法(摂動近似)が行われてきた。これまで行われてきた摂動近似を用いたエネルギー放射率の解析によると、ポストニュートン近似を行う場合には最低でも8次の項までが、重力波の検出及びその解析をするためには精度上必要であることが確かめられている。本研究においてはa)とb)を用いた解析を押し進め、ポストニュートン近似における高次の重力波放出の反作用が連星系の進化に及ぼす影響を定量的に解析した。今年度の具体的な成果としては、連星の自転が系の進化に及ぼす効果を明らかにしたことが挙げられる。通常の星は自転しているが、このような自転が非常に相対論的な状況下に於いては重要になるのである。我々の摂動近似を用いた解析によれば、自転の影響はポストニュートン近似の3次以降から各次数で常に現れる事が明らかになった。またその効果は、現在建設中の検出器の精度と照らし合わせると5次までは考慮する必要があることが明らかになった。従って今後は、一般的なポストニュートン近似の下でこれらの効果を解析することが必要となる。