Developing numerical-relativity codes for high-precision computations of gravitational waves toward third-generation gravitational-wave detectors

开发数值相对论代码，用于第三代引力波探测器的高精度引力波计算

• 批准号: 22K03617
• 负责人: 久徳 浩太郎
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03617/
• 关键词: 宇宙物理; 重力波; 相対論; 中性子星; ブラックホール; 数値相対論

当初計画していた通り、一般化区分的ポリトロープを数値相対論コードに実装し、問題なく安定に動くように整備した。従来の区分的ポリトロープよりも高い収束性を示すかについてもいくつかの数値実験を行い、残念ながら今のところ精度の改善は限定的にとどまる様子であるが、さらに広く解像度を変えた計算によって慎重に比較することも検討している。一方、今年度は中性子星物質が引き起こすであろうクォーク・ハドロンクロスオーバーが連星中性子星合体にもたらす影響の研究を行なっており、その際に従来の区分的ポリトロープでは厳密には音速が不連続になっていて相転移とも捉えられてしまうという懸念があった。この問題は一般化区分的ポリトロープにより克服できるため、その準備的なシミュレーションを行なっており、科学的成果につながる見込みを得ている。今後はこちらへの応用も進めていく予定である。もう一つの計画であったHLLC法は、共同研究者が別のプロジェクトで実装を行い、流体現象の追跡において諸々の改善が見られた。これが収束性の改善や高精度の重力波計算につながるかはまだ未知の部分があるため、今後は連携して取り組んでいこうと考えている。他に、連星の合体後にブラックホールを取り囲む降着円盤ができた場合など、ブラックホール時空が摂動を受けた際に本当に準固有振動と呼ばれる重力波が放射されるのかを、解析的手法に基づいて検討した。これは準固有振動は摂動によって容易に不安定化するという議論を受けてのもので、準固有振動が確認される連星合体シミュレーションとの整合性が理論的に未解決であったが、散乱問題の手法を応用することに寄ってなんら矛盾がないことを確認した。

Original plan し て い た り and generalization of distinguish ポ リ ト ロ ー プ を the numerical phase theory of seaborne コ ー ド に be し, problem な く stability and dynamic く に よ う に servicing し た. 従 to の distinguish ポ リ ト ロ ー プ よ り も high い 収 sex を beam in す か に つ い て も い く つ か の the numerical be 験 を い, remnants read aloud な が ら today の と こ ろ precision の は qualified に と ど ま る others child で あ る が, さ ら に hiroo く resolution を - え た computing に よ っ て に carefully compare す る こ と も beg し 検 て い る. Marco follini material side, our は neutral が lead き up こ す で あ ろ う ク ォ ー ク · ハ ド ロ ン ク ロ ス オ ー バ ー が even star Marco follini fit neutral に も た ら す influence の を line な っ て お り, そ の interstate に 従 to の distinguish ポ リ ト ロ ー プ で は 厳 dense に は sonic が not even 続 に な っ て い て in planning move と も catch え ら れ て し ま う と い う suspense が あ Youdaoplaceholder0. こ の problem は generalization differentiate ポ リ ト ロ ー プ に よ り overcome で き る た め, そ の prepared な シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line な っ て お り, scientific achievements に つ な が る see 込 み を must て い る. From now on, めて く ちらへ 応 応 will be used to define である. も う a つ の project で あ っ た は HLLC method and common researchers が don't の プ ロ ジ ェ ク ト で line be loaded を い, fluid phenomenon の tracing に お い て the 々 の improve が see ら れ た. こ れ が 収 beam sex の improve や high-precision の gravitational wave calculation に つ な が る か は ま だ の partly が あ る た め, future は し link-up て in り group ん で い こ う と exam え て い る. After he に, even star の fit に ブ ラ ッ ク ホ ー ル を take り 囲 む drop the has drifted back towards ¥ disk が で き た occasions な ど, ブ ラ ッ ク ホ ー ル space-time が, dynamic を by け た interstate に should have inherent vibration と に must call ば れ る が gravity wave radiation さ れ る の か を, analytic methods に づ い て beg し 検 た. は こ れ は quasi natural vibration, dynamic に よ っ て to に unrest す る と い う comment を by け て の も の で, natural vibration が confirm さ れ る even star fit シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と の integrated が theory に unresolved で あ っ た が, scattered の gimmick を 応 with す る こ と に send っ て な ん ら contradiction が な い こ と を confirm し た.

项目成果

Comprehensive Study of Mass Ejection and Nucleosynthesis in Binary Neutron Star Mergers Leaving Short-lived Massive Neutron Stars

双中子星合并留下短命大质量中子星中质量抛射和核合成的综合研究

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac9ce0
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Fujibayashi Sho;Kiuchi Kenta;Wanajo Shinya;Kyutoku Koutarou;Sekiguchi Yuichiro;Shibata Masaru
• 通讯作者: Shibata Masaru

Investigating GW190425 with numerical-relativity simulations

• DOI: 10.1103/physrevd.106.084039
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: R. Dudi;A. Adhikari;B. Brügmann;T. Dietrich;K. Hayashi;K. Kawaguchi;K. Kiuchi;K. Kyutoku

Gravitational Wave Signal for Quark Matter with Realistic Phase Transition

具有真实相变的夸克物质的引力波信号

• DOI: 10.1103/physrevlett.130.091404
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Fujimoto Yuki;Fukushima Kenji;Hotokezaka Kenta;Kyutoku Koutarou
• 通讯作者: Kyutoku Koutarou

Quasinormal modes of Schwarzschild black holes on the real axis

史瓦西黑洞在实轴上的拟正态模式

• DOI: 10.1103/physrevd.107.044012
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Kyutoku Koutarou;Motohashi Hayato;Tanaka Takahiro
• 通讯作者: Tanaka Takahiro

How many extragalactic stellar mass binary black holes will be detected by space gravitational-wave interferometers?

空间引力波干涉仪将探测到多少个河外恒星质量双黑洞？

• DOI: 10.1093/mnras/stac1561
• 发表时间: 2022
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Seto Naoki;Kyutoku Koutarou
• 通讯作者: Kyutoku Koutarou