2018 Fiscal Year Research-status Report
Are merger remnants of binary white dwarfs observable by spaceborne gravitational-wave detectors?
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18K03641
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 慎一郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (40568284)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 白色矮星 / 連星合体 / 高速自転 / 有限温度 / 平衡モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，連星白色矮星合体後のレムナントの平衡状態を求める数値コードを開発した．合体前の主星が伴星より重たい場合，合体過程で伴星が潮汐破壊され，主星に降り積もる過程で加熱されると考えられる．そこで，ここでは主星由来の温度の低い中心核と伴星由来の温度の高い外層からなるモデルを構築した．モデルは軸対称で，角速度分布の関数形は先行研究の合体数値シミュレーションの結果を参考にしている．このモデルに線形摂動を加えて固有振動を調べる前に，モデルのパラメータを変えて可能なレムナントの性質を調べた．特に，質量ー半径関係が基本パラメータ（温度，組成，回転）にどう依存するかを調べ．さらに応用として，角運動量一定（星の冷却が速い場合），あるいはエントロピー一定（星のスピンダウンが速い場合）という簡単な仮定を置いて求めたレムナントの進化曲線を求めた．これらの結果をまとめて英国王立天文学会月報（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）に投稿し，計画２年度４月に受理，掲載が決定している．
次に，数値的に求めた平衡モデルを１次元系に近似し，複素振動数範囲で線形摂動を求める数値コードを開発した．この１次元モデルは，本研究の主目的である２次元レムナントモデルの固有振動計算を前に，固有値，固有関数の予想を立てる上で重要となる．今回開発したコードを用いて，高速差動回転するレムナントモデルの固有振動を求めた．結果として，振動の波形パターンの角速度が，星のそれと一致する共回転条件を満たす場合について，不安定モードが複数存在することを確認した．さらに，不安定固有振動の飽和振幅をパラメータとして，それらから放射される重力波を計算した．現在これらの結果を論文誌への投稿を準備している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
有限温度の外層を持つレムナント平衡モデルのコード開発と数値計算に当初予定よりも時間がかかったため，計画より若干進捗が遅れている．これは，全く異なる状態方程式をもつ中心核（電子縮退圧）と外層（縮退圧＋熱的圧力）の境界での物理量の接続に工夫が必要であったことと，広大なパラメータ空間（合体前の星の質量と組成，エントロピー，角速度分布）内で現実的な領域を探してモデルを計算することに予想以上に時間がかかったためである．他方で，モデルを１次元化して固有振動を解くコードについては，以前中性子星モデルに対して開発したコードを元にしたため，比較的スムーズに数値計算の結果を得るに至っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況を踏まえ，レムナントモデルの固有振動モード解析においては，必要な数値コードの開発を，２次元固有値問題を解くものを優先して行うこととする．これは，過去に代表者が行った研究での手法を改変して適用可能であると期待するためである．現在作業中である１次元モデルの固有振動計算を終わらせ，固有振動から放射される重力波の評価とともに論文にまとめた後，ただちにコード作成に着手する．
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| Causes of Carryover |
ほぼ予定通り受領額近くまで使用したが，旅費を抑えたために4321円が次年度使用額として生じた．次年度の旅費の一部として使用する．
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