連星中性子星の合体に対する一般相対論的シミュレーション

連星中性子星の合体はもっとも有望な重力波源であるとともに、γ線バーストの中心源の候補でもある。重力波源としての性質やγ線バースト源になりうるかについて理論的に理解するには、アインシュタイン方程式や一般相対論的流体方程式を解き、合体の様子を解明する必要がある。しかしこれらは複雑な非線形偏微分方程式であるので、数値計算を用いた研究が不可欠である。本研究課題では、数値相対論的なシミュレーションにより、連星中性子星の合体を調べるのを目的とした。特に、(1)これまでよりも高精度の正確なシミュレーションを実行し、合体現象をより詳細に解明すること、および(2)磁気流体効果を考慮してシミュレーションを実行し、これが合体時にどのような影響を及ぼすか理解することを目的とした。本年度は特に、質量が比較的小さい連星中性子星が合体したときに、一時的に誕生する非常に重い回転中性子星の磁気流体安定性に関して調べた。このような中性子星は差動回転しているのが普通である。差動回転している星に磁場が存在すると、回転磁気流体不安定性や磁場の巻き込みのため、角運動量輸送が起こり、その結果中心部分から角運動量が失われ、重い中性子星が重力崩壊するかもしれない。この予想は以前からあるが、空間3次元の数値計算で調べられたことはない。高コストの数値計算が必要だからである。本年度、Baiottiと柴田はこのシミュレーションに初めて取り組み、磁気流体効果による影響を調べている。学振の期限が切れる10月末現在、この研究計画は進行中である。

連星中性子星の合体はもっとも有望な重力波源であるとともに、γ線バーストの中心源の候補でもある。重力波源としての性質やγ線バースト源になりうるかについて理論的に理解するには、アインシュタイン方程式や一般相対論的流体方程式を解き、合体の様子を解明する必要がある。しかしこれらは複雑な非線形偏微分方程式であるので、数値計算を用いた研究が不可欠である。本研究課題では、数値相対論的なシミュレーションにより、連星中性子星の合体を調べるのを目的とした。特に、(1)これまでよりも高精度の正確なシミュレーションを実行し、合体現象をより詳細に解明すること、および(2)磁気流体効果を考慮してシミュレーションを実行し、これが合体時にどのような影響を及ぼすか理解することを目的とした。本年度は特に、質量が比較的小さい連星中性子星が合体したときに、一時的に誕生する非常に重い回転中性子星の磁気流体安定性に関して調べた。このような中性子星は差動回転しているのが普通である。差動回転している星に磁場が存在すると、回転磁気流体不安定性や磁場の巻き込みのため、角運動量輸送が起こり、その結果中心部分から角運動量が失われ、重い中性子星が重力崩壊するかもしれない。この予想は以前からあるが、空間3次元の数値計算で調べられたことはない。高コストの数値計算が必要だからである。本年度、Baiottiと柴田はこのシミュレーションに初めて取り組み、磁気流体効果による影響を調べている。学振の期限が切れる10月末現在、この研究計画は進行中である。