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Initial data for numerical relativity simulations associated with standing waves

与驻波相关的数值相对论模拟的初始数据

基本信息

批准号：
22K03636
负责人：
瓜生康史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of the Ryukyus
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

项目摘要

2022年度の研究成果として，イリノイ大（米国），マックスプランク研究所（ドイツ），華中科技大（中国）の研究者らと共同で，連星クォーク星の合体シミュレーションに成功した。このシミュレーションのために，本研究課題を含む科研費助成事業で開発してきた，数値相対論の初期データ計算コード COCAL（Compact Object CALculator）を用いて計算した，連星クォーク星の初期データを提供した。一般にクォーク星は中性子星よりコンパクトになるため重力場が強くなることと，クォーク物質は圧力がゼロとなる星の表面で密度が有限の値をとることから，数値計算の精度が悪化することが分かった。これらの数値誤差を補正するルーチンを加えることで，円軌道にある連星クォーク星の準平衡解を精度よく計算することができた。次に，これまでにCOCAL上で開発してきた磁場を伴う相対論的回転星の計算コードを，星の外部がフォースフリー磁気圏となっている場合の解を求められるよう拡張した。これを用いて，極めて強い磁場を伴う相対論的回転星の平衡解を求めることに成功した。特に，ここで求めたモデルでは，星の赤道面上の表面に近い部分で，いわゆる捩れたトーラス状の磁場が極端に強くなり，この部分の物質を排除できることが分かった。この効果により，星の内部に物質の密度が無視できるトンネル状の磁気圏持つような解が存在することを世界で初めて示した。COCALコードは2007年ごろから継続的に開発しているが，これに関連して相対論的自己重力流体の数値解法，特に連星中性子星の初期データ，ブラックホール―自己重力トロイドの平衡解，磁場を伴う回転星の平衡解についてのレビュー論文を Antonio Tsokaros氏（イリノイ大）との共著で出版した。

The research results of 2022 are jointly developed by researchers from China University of Science and Technology (China), China University of Science and Technology (China) and China University of Science and Technology (China). This research topic includes the development of scientific research projects and the application of the Compact Object Calculator (COCAL). The gravity field of the neutral star is strong, and the density of the surface of the star is finite. The calculation accuracy of the numerical value is small. The number error is corrected. Second, the magnetic field on the COCAL is open to the calculation of the return star, and the magnetic field on the outer part of the star is open to the calculation of the return star. The equilibrium solution of the polar magnetic field is successfully solved. In particular, the surface of the equatorial plane of the star is near the middle part, and the magnetic field of the star is extremely strong, and the matter of this part is excluded. As a result, the density of matter in the interior of the star is ignored, and the magnetic field of the star is maintained. COCAL has been developing since 2007. The numerical solution of gravitational fluid in relation to phase correlation theory is published in Antonio Tsokaros's paper on the equilibrium solution of gravitational fluid in relation to phase correlation theory, especially on the initial phase of neutral star.