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中性子星の星震と核密度状態方程式に関する数値的研究

Publicly Offered Research

Project AreaNuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
Project/Area Number 25105508
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

木内 建太  京都大学, 基礎物理学研究所, 研究員 (40514196)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords中性子星 / 重力波 / 磁場 / 数値相対論 / 原子核状態方程式
Outline of Annual Research Achievements

連星中性子星合体は地上型重力波干渉計の最も有望な重力波源の一つであり、2018年頃に本格化する重力波観測では年間約10回の合体イベントが観測されると見積もられている。
連星中性子星合体からの重力波が観測された場合、一般相対論の検証といった基礎物理学の根幹にかかわる問題やショートガンマ線バーストの中心動力源解明といった宇宙物理学最大の未解決問題の解決に留まらず、中性子星物質の真の状態方程式、宇宙における鉄より重いR過程重元素の起源といった原子核物理分野における重要な問いに答えを与える可能性がある。
このような背景の下、本申請課題では連星中性子星合体と磁場をキーワードに研究を行った。主な結果は以下の通りである。
(1)超大質量中性子星のモデル化:近年における連星中性子星合体の理解が急速に進んだことより、合体後には高温・高速回転中性子星が過渡的に存在することが分かってきた。この星からは観測可能な振幅をもった重力波が放出される。また、星の振動モードは中性子星物質の状態方程式に強く依存する為、重力波は状態方程式を探る探査針と成り得る。しかし、高温・高速回転中性子星の系統的なモデル化はあまり進んでいないのが現状であった。そこで、本研究課題ではカリフォルニア工科大学の研究グループと協力することで高温・高速回転中性子星の系統的なモデル化を行った。
(2)連星中性子星合体時の磁場増幅:磁場は中性子星の普遍的な特徴の一つであるが、連星合体の過程における磁場の役割は未解明であった。そこで、高解像度数値相対論-磁気流体シミュレーションを実行することで、合体時の星の接触面で生じるケルビン―ヘルムホールツ不安定性が磁場を有意に増幅することを明確にした。この研究によりマグネター磁場を超える磁場強度が実現される可能性が高くなり、原子核状態方程式の磁場による変更など新たな研究課題の創生が期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (23 results) (of which Invited: 7 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] The dynamical mass ejection from binary neutron star mergers: Radiation-hydrodynamics study in general relativity2015

    • Author(s)
      Y. Sekiguchi, K. Kiuchi, K. Kyutoku, and M. Shibata
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 91 Issue: 6

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.064059

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Radioactively Powered Emission from Black Hole-Neutron Star Mergers2014

    • Author(s)
      M. Tanaka, K. Hotokezaka, K. Kyutoku, S. Wanajo, K. Kiuchi, Y. Sekiguchi, and M. Shibata
    • Journal Title

      Astrophysics Journal

      Volume: 780 Issue: 1 Pages: 31-40

    • DOI

      10.1088/0004-637x/780/1/31

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Influence of Thermal Pressure on Equilibrium Models of Hypermassive Neutron Star Merger Remnants2014

    • Author(s)
      J. D. Kaplan, C. D. Ott, E. P. O'Connor, K. Kiuchi, L. Roberts and M. Duez
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 790 Issue: 1 Pages: 19-19

    • DOI

      10.1088/0004-637x/790/1/19

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Production of all the r-process nuclides in the dynamical ejecta of neutron star mergers2014

    • Author(s)
      S. Wanajo, Y. Sekiguchi, N. Nishimura, K. Kiuchi, K. Kyutoku, and M. Shibata,
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Letters

      Volume: 789 Issue: 2 Pages: L39-L39

    • DOI

      10.1088/2041-8205/789/2/l39

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] High-resolution numerical-relativity simulations for the merger of binary magnetized neutron stars2014

    • Author(s)
      K. Kiuchi, K. Kyutoku, Y. Sekiguchi, M. Shibata, and T. Wada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 90 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.041502

    • NAID

      120005469581

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Progenitor models of the electromagnetic transient associated with the s hort GRB 130603B2013

    • Author(s)
      K. Hotokezaka, K. Kyutoku, M. Tanaka, K. Kiuchi, Y. Sekiguchi, M. Shibata, and S. Wanajo
    • Journal Title

      Astrophysics Journal

      Volume: 778 Issue: 1 Pages: 16-21

    • DOI

      10.1088/2041-8205/778/1/l16

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      2013 Annual Research Report
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  • [Presentation] 連星中性子星合体時のケルビン-ヘルムホルツ不安定性における磁場増幅2015

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 京を用いた連星磁場中性子星合体の数値相対論シミュレーション2015

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      日本天文学会2015年春季大会
    • Place of Presentation
      大阪大学、大阪
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-21
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  • [Presentation] Magnetized binary neutron star merger simulations in numerical relativity2015

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi
    • Organizer
      重力波新学術領域第3回シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2015-02-19 – 2015-02-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ブラックホール―中性子星連星合体2015

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      基研研究会「コンパクト連星合体からの重力波・電磁波放射とその周辺領域」
    • Place of Presentation
      京都大学、京都
    • Year and Date
      2015-02-12 – 2015-02-14
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 京を用いた連星磁場中性子星合体の数値相対論シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      第27回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立天文台
    • Year and Date
      2014-12-24 – 2014-12-26
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Simulations of the magnetized binary neutron star merger on K computer2014

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi
    • Organizer
      Conclusion Workshop of SFB/TR7 "Gravitational Wave Astronomy"
    • Place of Presentation
      Jena University, Germany
    • Year and Date
      2014-12-01 – 2014-12-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 連星中性子星合体における磁場増幅2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      高エネルギー宇宙物理学研究会2014
    • Place of Presentation
      九州大学西新キャンパス、福岡
    • Year and Date
      2014-11-23 – 2014-11-25
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 京を用いた連星磁場中性子星の数値相対論シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      PLASMA2014
    • Place of Presentation
      新潟朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2014-11-18 – 2014-11-21
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The simulation of magnetized binary neutron star mergers on K2014

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi
    • Organizer
      The 24th Workshop on General Relativity and Gravitation
    • Place of Presentation
      Kavli IPMU, the University of Tokyo
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-14
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ラックホール-磁場中性子星連星合体2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      理論天文学研究会2014
    • Place of Presentation
      休暇村、館山
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-12
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 連星中性子星合体における磁場増幅機構2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      第2回DTAシンポジウム
    • Place of Presentation
      国立天文台、三鷹
    • Year and Date
      2014-10-27 – 2014-10-29
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 連星中性子星合体における磁場の役割2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      新学術領域「実験と観測で解き明かす中性子星の核物質」第3回研究会
    • Place of Presentation
      熱川、静岡
    • Year and Date
      2014-09-23 – 2014-09-25
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 京を用いた連星磁場中性子星合体の高解像度数値相対論シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      佐賀大学、佐賀
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetized binary neutron star merger simulations on K2014

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi
    • Organizer
      ERE2014
    • Place of Presentation
      Valencia, Spain
    • Year and Date
      2014-09-01 – 2014-09-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetized binary neutron star merger simulations on K2014

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi
    • Organizer
      ASTRONUM2014
    • Place of Presentation
      Long beach, CA
    • Year and Date
      2014-07-23 – 2014-07-27
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetized binary neutron star merger simulations on K2014

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi
    • Organizer
      MR2014
    • Place of Presentation
      Tokyo University
    • Year and Date
      2014-05-20 – 2014-05-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 京を用いた磁場連星中性子星合体の数値相対論シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      JpGU2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜会議センター
    • Year and Date
      2014-04-29 – 2014-05-02
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 磁場中性子星―ブラックホール連星合体の数値相対論シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      日本物理学会第69会年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ブラックホール―磁場中性子星連星合体の数値相対論シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      日本天文学会春季大会
    • Place of Presentation
      国際基督教大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Black hole-magnetized neutron star binary merger in numerical relativity2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      新学術領域研究「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」第2回シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁場中性子星連星合体の高解像度シミュレーション2014

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      HPCI戦略プログラム分野5「物質と宇宙の起源と構造」
    • Place of Presentation
      富士ソフトアキバプラザ
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] General relativistic simulation of binary neutron star mergers with microphysics2013

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      the Microphysics in Computational Relativistic Astrophysics Workshop 2013
    • Place of Presentation
      European Center of Theoretical Studies in nuclear physics and related areas
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] General relativistic simulation of binary neutron star mergers with neutrino cooling2013

    • Author(s)
      木内建太
    • Organizer
      General Relativity 20 and Amaldi 10
    • Place of Presentation
      Warsaw University
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] コンパクト連星合体の数値相対論シミュレーション可視化

    • URL

      http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kenta.kiuchi/GWRC/

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      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 京都大学重力波物理学研究センター

    • URL

      http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~gravity.wave.centre/gwrc.php

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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