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2023 Fiscal Year Research-status Report

Unraveling Nuclear Matter in the Crust From the Neutron-Star Luminosity

Research Project

Project/Area Number 23K19056
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

土肥 明  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (90981225)

Project Period (FY) 2023-08-31 – 2025-03-31
Keywords中性子星 / 状態方程式 / X線バースト / 超流動
Outline of Annual Research Achievements

これまでの中性子星の進化計算は、ゼロ温度の中性子星の構造を仮定していたが、本研究では、まず、従来使ってきた中性子星進化コードを改良し、中性子星の構造も含めて有限温度化させることに成功した。また、任意の初期の温度プロファイルから熱的計算を行えるようにもした。その後、中性子星クラスト内部の中性子超流動の揺らぎが、観測される光度に反映されるかというのを調べた。揺らぎの効果は、中性子星の比熱を高温領域で上げる傾向にあるため、従来の平均場理論の結果と比べて光度が上がる可能性がある。揺らぎの効果を改良した進化コードに取り入れて単独中性子星の光度の計算を行い、結果として、温度が高い初期の中性子星で揺らぎの効果が現れうることがわかった。また、中性子星である可能性が近年高まっている超新星1987Aの中心天体、NS 1987Aに関しても揺らぎの効果が現れそうかを調べたが、揺らぎの効果に関しては現れなかった。一方、中性子星クラスト内部で存在すると思われるイオンに関して、その比熱がNS 1987Aに大きく影響することもわかった。他にも、規則的なX線バースト天体1RXS J180408.9-342058のモデル計算や、現実的な冷たい原始中性子星の温度プロファイルから始めた若い単独中性子星の熱的進化に関しても、改良した進化コードを用いて計算した。前者に関しては、X線バーストの再帰時間とパーシステント光度の観測だけで中性子星コアのEOSが制限できることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

従来用いてきた中性子星進化コードを有限温度化できたことで、様々な中性子星の温度観測を調べられるようになったことが本年度の重要な進展である。その応用先として、中性子超流動の揺らぎによる中性子星の光度の影響、X線バースト・若い中性子星の光度のEOS依存性を調べたが、最初のテーマに関してはすでに結果を論文にまとめている段階である。加えて、X線バーストに関する論文はすでに査読付き原著論文として出版された。したがって、現在のところ本研究はおおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

中性子星クラスト内部の中性子超流動の揺らぎを取り入れた単独中性子星の計算結果をまとめ、論文にしていく。また、降着中性子星に関しても近年、中性子超流動の比熱の重要性が指摘されているので、揺らぎの効果が現れそうかを検討する。若い中性子星の光度のEOS依存性に関しては、コアよりもクラストの温度の方が、熱が早く伝わるために重要であるとされているので、クラスト内部の温度構造のを細かく調べて、EOSによる光度の違いの原因を調べていく予定である。

Causes of Carryover

一部の海外出張の旅費が先方の方で支払われたのと、一部キャンセルしたので、次年度で主に旅費にあてるため。また、次年度の論文出版費に使用するため。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Constraints on Neutron Star Structure from the Clocked X-Ray Burster 1RXS J180408.9-3420582024

    • Author(s)
      Akira Dohi, Wataru Iwakiri, Nobuya Nishimura, Tsuneo Noda, Shigehiro Nagataki, and Masa-aki Hashimoto
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 960 Pages: 14

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad0a67

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Non-Hermitian p-wave superfluid and effects of the inelastic three-body loss in a one-dimensional spin-polarized Fermi gas2024

    • Author(s)
      Hitoyuki Tajima, Yuta Sekino, Daisuke Inotani, Akira Dohi, Shigehiro Nagataki, and Tomoya Hayata
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 6 Pages: 023060

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.6.023060

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] EOS Dependence of Type-I X-ray Bursts2024

    • Author(s)
      Akira Dohi
    • Organizer
      ASRC International Workshop " Nuclear Astrophysics with Stable Beams (NAPS)”
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Constraints on Neutron Star Structure from Clocked Burster 1RXS J180408.9-3420582023

    • Author(s)
      Akira Dohi, Wataru, Iwakiri, Nobuya Nishimura, Tsuneo Noda, Shigehiro Nagataki, and Masa-aki Hashimoto
    • Organizer
      The 1st IReNA-Ukakuren Joint Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] On the Thermal Emission Scenario to Find NS 1987A by Lynx2023

    • Author(s)
      Akira Dohi, Emanuele Greco, Shigehiro Nagataki, Masaomi Ono, Marco Miceli, Salvatore Orlando, Barbara Olmi
    • Organizer
      Joint RIKEN/N3AS Workshop on Multi-Messenger Astrophysics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] X線スーパーバーストに対する炭素燃焼の核反応率の影響2023

    • Author(s)
      土肥明, 谷口億宇, 西村信哉, 祖谷元, 木村真明
    • Organizer
      日本天文学会2023年秋季大会
  • [Presentation] 中性子星NS1987Aの温度観測から何がわかるか?2023

    • Author(s)
      土肥明
    • Organizer
      中性子星の観測と理論~研究活性化ワークショップ2023
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      https://dohiakira.theblog.me/

URL: 

Published: 2024-12-25  

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