| Project/Area Number |
21J11378
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
林 利憲 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(PD) (00972621)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 三体問題 / 軌道安定性 / 連星ブラックホール / von Zeipel-Kozai-Lidov機構 |
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| Outline of Research at the Start |
連星ブラックホール合体に伴う重力波の検出から、宇宙には未合体の長周期連星ブラックホールが多数存在することが予想される。一方で、それら長周期連星ブラックホールは一般的に直接検出が困難であり、現時点で未発見である。そこで、過去の研究では、長周期連星ブラックホールを含む三体系を考え、三体目に生じる摂動変動の検出を通じて間接的に探査する方法を提案した。
本研究では、連星ブラックホールを含む三体系に対する軌道安定性の系統的調査と、恒星三体系に対する観測による模擬的な実践を通じて、過去の研究で提案した探査法の観測実現可能性を詳しく調べることを考える。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究から、重力三体系の軌道安定性を調べる場合、軌道不安定時間という観点でN体直接数値計算を行うことが重要であることが明らかになった。そこで、Newton重力下で連星ブラックホールなどの大質量連星を含む階層的三体系に対して、軌道不安定時間の初期軌道要素依存性を、N体直接計算コードTsunami(Alessandro A. Trani, Mario Spera)を用いて詳細に調べた。
研究過程で、系の局所的なカオス性に基づくLyapunov的安定性と、重力三体系の崩壊の有無に基づくLagrange的安定性の２つの安定性を峻別する重要性が明らかになった。本研究の目的である連星ブラックホール三体系の存在可能性の検証においては、Lagrange的安定性の観点がより適している。そこで、Lagrange的安定性の観点から軌道不安定性を調べ、局所的なLyapunov的安定性に基づいて先行研究で提案されている軌道不安定性判別式との比較を行った。
系統的に初期軌道傾斜角を変えて調べた結果、軌道傾斜角が大きくvon Zeipel-Kozai-Lidov機構（以下、ZKL機構）が重要となる三体系において、短時間で局所的に判定を行ったLyapunov的安定性は、長時間のLagrange的安定性を保証しないことが示された。また、軌道傾斜角が系の安定性に強く影響し、小傾斜角の順行軌道系・ZKL機構が働く系・逆行軌道をもつ系の３つに大きく区分されることが示された。以上の結果から、特に先行研究で提案されているZKL機構による連星ブラックホール合体時間スケールの加速機構を考える際、Lagrange的な安定性に基づく軌道不安定時間スケールの観点で、安定性を議論することの重要性が示唆された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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