2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources |
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| Project/Area Number |
24103006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 貴浩 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40281117)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 卓史 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80155837)
山田 章一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
瀬戸 直樹 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80462191)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 宇宙物理学 / 重力波 / 超新星 / 中性子星 / ブラックホール / 修正重力 / 準固有振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１)様々な重力波源の探査と重力波波形の解明(中村)２)超新星を中心とした物理(山田)３)新しい重力波観測・データ解析法の提案(瀬戸)４)その他の観測手段との同時観測から得られる物理(井岡)５)相対論の検証、及び、宇宙論的観点からの重力波研究(田中)について()内の代表者・分担者を中心にポスドクを雇用しプロジェクト的に取り組んだ。
１）初代星から期待される３０太陽質量のブラックホールの合体からの準固有振動が、KAGRA等に最適な観測帯域に対応し、ブラックホール時空のホライズン近くまでを明らかにできることを指摘した。
２）超新星爆発の一般相対論的３次元シミュレーション結果に基づき、高速自転するコアにおける流体力学不安定性の成長で形成される回転する１本腕からの重力波を計算し、coherent network analysisにより、天の川銀河内であればKAGRAを含む４台の第２世代重力波検出器を用いることで円偏向を検出でき、コアの回転の証拠としうることを明らかにした。
３）ショートガンマ線バーストの後にマクロノバと呼ばれる増光が発見され、連星中性子星合体時の放出物がr-process元素合成をして放射性崩壊で光っている可能性が指摘されている。我々はそれが中心エンジン（おそらくブラックホール）からのエネルギー注入で光る可能性を提唱し、観測と合うことを示した。
４）重力波干渉計ネットワークによるコンパクトの連星合体検出率、検出された連星の軌道傾斜角の分布関数等を解析した。重力波の偏光状態の依存性を摂動的に取り入れる新たな定式化を構築し、重力波観測に絡む諸量を簡便かつ精度良く評価する方法を提案した。
５）将来の宇宙重力波アンテナと地上の重力波干渉計を組み合わせることによって、修正重力理論への制限が予想以上に強くつけることができることを指摘した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
LIGOによる重力波の検出があり、ブラックホール連星からの重力波であると同定されたが、本計画研究で提案していた第一世代星を起源とするブラックホール連星でその質量がうまく説明されることが明らかになってきた。また、ブラックホール連星の発見に先駆けて、それらがブラックホール準固有振動のテストに最適なターゲットになることや、準固有振動からブラックホール近傍の幾何についての情報が得られていると主張できることを世界に先駆けて指摘した。
以上のような顕著な研究成果に加えて、ほぼ、毎週のデータ解析グループと共同でのゼミを続けており、若手を中心とした研究者の層が増している。毎年合宿形式の勉強会を開き、A04データ解析グループ等との共同研究をさらに進めるための議論を深めた。実際、これまでにも新学術領域内で、超新星に関連してA03とA04と連携した共同研究が進められていたり、重力波振動に関連してA04との共同研究を進めるなどの、領域としての連携を活かした成果も挙げている。
加えて、昨年は国内最大の相対論研究会であるJGRGを京都で開催し、研究代表者である田中を中心に組織し、重力波を含む多様な宇宙物理学の議論の進展に貢献した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進の方針としては、重力波の初検出を受けて、新たな展開が次々と広がりつつある。これらのアイデアの交換を密におこない、世界をリードする研究成果を上げる。また、引き続きに領域内の他の計画研究との連携を推進するような研究会などの企画を計画する。具体的には領域全体での隔月の研究会に加えて、合宿形式の研究会のなかに他の計画研究との連携を取り込み、新しい共同研究を提案していく。
以上に加えて、これまで通り、毎週のテレビ会議によるゼミ、JGRG国際ワークショップへの共催などを通じて、計画研究内外の連携をとりつつ、１)様々な重力波源の探査と重力波波形の解明 ２)超新星を中心とした物理 ３)新しい重力波観測・データ解析法の提案 ４)その他の観測手段との同時観測から得られる物理 ５)相対論の検証、及び、宇宙論的観点からの重力波研究の５つの重点領域にプロジェクト的に取り組む。
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[Journal Article] X-Ray-powered Macronovae2015
Author(s)
Shota Kisaka, Kunihito Ioka,Ehud Nakar
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Journal Title
Physical Review D
Volume: 92
Pages: 085047 14pp
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 重力波で探る修正重力2015
Author(s)
Takahiro Tanaka
Organizer
第４回観測的宇宙論ワークショップ
Place of Presentation
基礎物理学研究所 京都大学(京都市)
Year and Date
2015-11-18 – 2015-11-20
Invited
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[Presentation] ブラックホールと高エネルギー宇宙2015
Author(s)
Kunihito Ioka
Organizer
物理学会 宇宙線・宇宙物理領域シンポジウム
Place of Presentation
大阪市立大学 杉本キャンパス(大阪市)
Year and Date
2015-09-25 – 2015-09-28
Invited
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