2020 Fiscal Year Annual Research 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 | 重力波 / 白色矮星 / 連星 / 恒星振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
白色矮星連星の合体は，Ia型超新星爆発や，磁場や質量の大きな特異な白色矮星の形成につながる興味深い現象である．また，合体に至る過程で放射される重力波は，LISA,TianQinなどのスペースにおける低周波重力波天文台で観測されると思われる．これに対し，本研究の目的は合体直後のレムナント天体がDECIGO,BBOなどのdeci-Hz領域での重力波観測計画において観測可能かを調べることにあった．これが可能であれば，Ia型超新星とのマルチメッセンジャー観測も期待できる．
１年度，２年度前半においては白色矮星合体後のレムナントの平衡モデルを計算した．特に今回のモデルとしては，合体の衝撃による有限温度の効果，および強い差動回転の効果を取り入れた現実的なものを作ることができた．続く２年度後半，そして最終年度においては，質量や白色矮星合体レムナント天体のモデルパラメータ（質量，回転の強さ）を変え，それらの固有振動モード解析を行なった．結果，不安定振動モードを複数同定し，それらの振動数，増幅率を求めることができた．また，同時に求めた固有関数から振動による質量四重極モーメントを計算し，そこから放射される重力波の振幅を求めた．
星の振動による重力波の振幅は，不安定振動が成長しきった飽和振幅の大きさに依るが，複数の先行研究で示唆される飽和振幅を適用することで，DECIGOやBBOによる重力波の観測は十分可能であることを示せた．また，最適振動数領域がDECIGO等より低いLISAにおいても，星のパラメータによっては十分観測可能であることもわかった．
以上をまとめると，本研究の課題名「連星白色矮星合体レムナントは宇宙重力波望遠鏡で見えるか？」に対する答えとしては，肯定的なものが得られたといえる．おとめ座銀河団程度の距離まで考えた場合に，年間１０以上のイベントの観測が期待できるだろう．
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