回転星の安定性解析 - 星形成および重力波源への応用

自己重力流体は高速回転下で非軸対称モードに対して不安定化することが知られている。このような不安定性は、星形成段階における高密度コアの形状決定(連星、円盤の形成)に影響を与える。また、中性子星における不安定の成長による重力波放出は、次世代重力波干渉計のターゲットとなり得る。このように回転星の不安定が引き起こす諸々の現象は天体物理上重要な研究対象である。本研究では出来る限り現実的な自己重力回転流体モデルを構築し、線形解析の手法を用いてその安定性を調べてきた。特に今年度は、高速回転中性子星モデルに対する線形安定性解析の手法を応用し、高速回転する星の摂動に対するダイナミカルな安定性を、非常に広いパラメタ領域で求め、星が不安定化する条件を詳細に調べた。本研究における線形解析を用いたモードのサーベイにより、今まで知られていない新たなダイナミカル不安定性が見つかった。今回新たに発見されたのは、非常に強い微分回転を伴う星にのみ見られる不安定性である。すなわち、星の中での回転角速度勾配が非常に大きいときには星の回転エネルギーがさほど大きくなかったとしても、星に加えられた微少摂動が指数関数的に増加することがわかった。またこのような不安定性は星の状態方程式が硬いほど現れやすいことも明らかにした。このような低速回転星の不安定性は多くの中性子星のようなコンパクト天体で起り得ると予想され、その際に放出される重力波は現在稼働中の重力波干渉計のターゲットともなり得る。

自己重力流体は高速回転下で非軸対称モードに対して不安定化することが知られている。このような不安定性は、星形成段階における高密度コアの形状決定(連星、円盤の形成)に影響を与える。また、中性子星における不安定の成長による重力波放出は、次世代重力波干渉計のターゲットとなり得る。このように回転星の不安定が引き起こす諸々の現象は天体物理上重要な研究対象である。本研究では出来る限り現実的な自己重力回転流体モデルを構築し、線形解析の手法を用いてその安定性を調べてきた。特に今年度は、高速回転中性子星モデルに対する線形安定性解析の手法を応用し、高速回転する星の摂動に対するダイナミカルな安定性を、非常に広いパラメタ領域で求め、星が不安定化する条件を詳細に調べた。本研究における線形解析を用いたモードのサーベイにより、今まで知られていない新たなダイナミカル不安定性が見つかった。今回新たに発見されたのは、非常に強い微分回転を伴う星にのみ見られる不安定性である。すなわち、星の中での回転角速度勾配が非常に大きいときには星の回転エネルギーがさほど大きくなかったとしても、星に加えられた微少摂動が指数関数的に増加することがわかった。またこのような不安定性は星の状態方程式が硬いほど現れやすいことも明らかにした。このような低速回転星の不安定性は多くの中性子星のようなコンパクト天体で起り得ると予想され、その際に放出される重力波は現在稼働中の重力波干渉計のターゲットともなり得る。