ブラックホール・中性子星連星の合体に対する数値相対論による包括的研究

本研究課題最終年度である本年度はブラックホール中性子星連星合体からの重力波波形の研究に取り組んだ。本年度に取り組んだ研究は主に次の２つである。本研究課題初年度、昨年度のシミュレーションによって歳差運動するブラックホール中性子星連星合体からの重力波形の解析に取り組んだ。歳差運動しないブラックホール中性子星連星合体からの重力波のスペクトルの高周波側にあらわれる減衰の位置は、中性子星の半径を反映している事が先行研究で分かっている。しかし、本研究で取り扱った歳差運動するようなブラックホール中性子星連星合体においては、重力波波形に見かけの方向が変化する事に様々な位相モードが波形に混ざり込み、その結果重力波スペクトルにおける高周波側減衰の位置と中性子星の半径の定量的な相関が不明瞭になることが前年度までの研究で明らかになっていた。本年度は昨年度末に考案した位相モードを分解し、高周波側減衰の位置を読み取る方法について、その問題点を解決し有用性を確かめた。特に今回得られた解析方法は一般的な連星合体からの重力波波形の解析を行う上で有用であることが分かった。現在この結果を論文にまとめている段階である。さらに本年度は高精度長時間のブラックホール中性子星連星合体シミュレーションを行い、今後の重力波観測に必要となる波形テンプレート作成へむけた研究を開始した。本研究ではスピンが無いブラックホールを含むブラックホール中性子星連星合体について系統的に解像度を変えたシミュレーションを行い、重力波波形の誤差を定量的に評価した計算を行っている。現在２モデルの状態方程式のブラックホール中性子星連星合体の計算に取り組んでおり、今後より多くの連星合体のパラメータについて計算を行う予定である。

本研究課題最終年度である本年度はブラックホール中性子星連星合体からの重力波波形の研究に取り組んだ。本年度に取り組んだ研究は主に次の２つである。本研究課題初年度、昨年度のシミュレーションによって歳差運動するブラックホール中性子星連星合体からの重力波形の解析に取り組んだ。歳差運動しないブラックホール中性子星連星合体からの重力波のスペクトルの高周波側にあらわれる減衰の位置は、中性子星の半径を反映している事が先行研究で分かっている。しかし、本研究で取り扱った歳差運動するようなブラックホール中性子星連星合体においては、重力波波形に見かけの方向が変化する事に様々な位相モードが波形に混ざり込み、その結果重力波スペクトルにおける高周波側減衰の位置と中性子星の半径の定量的な相関が不明瞭になることが前年度までの研究で明らかになっていた。本年度は昨年度末に考案した位相モードを分解し、高周波側減衰の位置を読み取る方法について、その問題点を解決し有用性を確かめた。特に今回得られた解析方法は一般的な連星合体からの重力波波形の解析を行う上で有用であることが分かった。現在この結果を論文にまとめている段階である。さらに本年度は高精度長時間のブラックホール中性子星連星合体シミュレーションを行い、今後の重力波観測に必要となる波形テンプレート作成へむけた研究を開始した。本研究ではスピンが無いブラックホールを含むブラックホール中性子星連星合体について系統的に解像度を変えたシミュレーションを行い、重力波波形の誤差を定量的に評価した計算を行っている。現在２モデルの状態方程式のブラックホール中性子星連星合体の計算に取り組んでおり、今後より多くの連星合体のパラメータについて計算を行う予定である。