Developing numerical-relativity codes for high-precision computations of gravitational waves toward third-generation gravitational-wave detectors
| Project/Area Number |
22K03617
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
久徳 浩太郎 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30757125)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Research at the Start |
連星中性子星やブラックホール・中性子星連星の合体からの重力波波形を理論的に導出するにあたり、精度を決めている中性子星の運動をより正確に解くため、数値相対論コードの流体解法や状態方程式の取り扱いを改良する。2030年代に動き出すと期待される第三世代重力波検出器で得られる重力波データの解析から、中性子星の半径を系統誤差なく100m程度の精度で決めることを目標に、高精度重力波波形の計算を手がける。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に実装した一般化区分的ポリトロープ状態方程式を用いてQCDクロスオーバーを模倣し、様々な解像度で連星中性子星の合体計算を行い、計算結果および収束性を従来のポリトロープ状態方程式と比較した。音速が不連続になるという従来型ポリトロープの欠点を一般化区分的ポリトロープは克服しており、QCDクロスオーバーのより妥当な科学計算を可能にすると同時に、数値流体計算で本質的に重要な音速が連続になることで収束性の改善も期待される。科学的成果という観点では、連星合体過程や放射される重力波は二つの状態方程式モデルの間で定性的には違いがなく、今までに従来型ポリトロープで行われた計算も音速の不連続によって大きな悪影響を被ってはいないことを確認できた。一方、昨年度の予備的検討よりも幅広い解像度で複数のモデルを計算した結果、区分的ポリトロープで得られた結果は系統的に滑らかな収束性を示す、具体的には諸量の解像度への依存性が冪乗でよく表されることを見出しつつある。連星合体計算においては流体や重力の非線形性が複雑に絡み合うため、収束性が不規則になりやすく連続極限への補外に困難を伴う。その点、収束が滑らかであれば連続極限を得ることが容易になるため、将来的な高精度の重力波波形計算に向けて区分的ポリトロープが有益であろうと結論できる。これらの結果は現在論文にまとめており、近く公開・投稿する予定である。さらにQCDクロスオーバーの有無を重力波観測から判別するための研究も進め、現実的に起こりうる距離の連星合体でも将来検出器であれば可能性があることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
一般化区分的ポリトロープ状態方程式を用いた科学計算に進み、有意義な形で従来のポリトロープ状態方程式と収束性を比較できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
HLLC法の有用性を改めて検討しつつ、実装を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
