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2014 Fiscal Year Annual Research Report

大質量星重力崩壊とブラックホール形成に対する数値的研究

Research Project

Project/Area Number 24740163
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) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords重力波 / 数値相対論 / ガンマ線バースト
Outline of Annual Research Achievements

2018年頃を目途に日本やアメリカで重力波観測が開始する。アインシュタインによって100年前に予言された重力波の直接検出が実現されれば、強重力場において一般相対性理論が成立しているかという基礎科学の根幹に関わる問いのみならず、ガンマ線バーストの中心動力源は何であるかといった宇宙物理学最大の未解決問題に対する答えを人類が手にする可能性がある。さらに、真の核密度状態方程式の探求は強い相互作用の本質の解明につながるであろう。また、宇宙に存在する鉄より重い元素の内の約半分にあたるR過程元素の起源の解明は物質の起源は何であるかという根源的な問いに答えを与えると予想される。
観測可能な振幅を持った重力波は、強重力場かつ動的な天体現象から放出される。様々な解析的手段は破綻をきたすため、数値相対論と呼ばれる手法が唯一の方法となる。また、重力に加え、強い相互作用、弱い相互作用、電磁相互作用全てが本質的となるため、これらを無矛盾に実装した数値プログラムの開発が必要不可欠となる。さらに限られた計算機資源で課題を実行する為にはスーパーコンピューター上での最適化が必須である。本申請課題では数値相対論―磁気流体数値コードの開発及び最適化を最重要課題として遂行した。また、この数値プログラムを連星磁場中性子星合体に転用した結果、合体時の星の接触面におけるケルビン―ヘルムホルツ不安定性と合体後過渡的に誕生する超大質量中性子星内部における磁気回転不安定性が連星合体過程における磁場増幅に本質的な役割を果たす事が明確になった。
さらに、数値相対論―輻射流体コードの最適化を行うことで、連星中性子星合体の輻射流体シミュレーションを実行可能にした。重力的束縛を逃れて連星合体から放出される中性子過剰物質中で合成されるR過程元素の存在パターンは太陽組成を再現しうることを指摘した。

  • Research Products

    (23 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 7 results) Remarks (1 results)

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

    • Author(s)
      Yuichiro Sekiguchi, Kenta Kiuchi, Kyutoku Koutarou, Masaru Shibata
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 91 Pages: 064059-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.91.064059

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Radioactively Powered Emission from Black Hole-Neutron Star Mergres2014

    • Author(s)
      Masaomi Tanaka, Kenta Hotokezaka, Koutarou Kyutoku. Shinya Wanajo, Kenta Kiuchi, Yuichiro Sekiguchi, Masaru Shibata
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 780 Pages: 31-1, 31-9

    • DOI

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

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [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 Pages: 19-1,19-20

    • DOI

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

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

    • Author(s)
      Shinya Wanajo, Yuichiro Sekiguchi, Nobuya Nishimura, Kenta Kiuchi, Koutarou Kyutoku and Masaru Shibata
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 789 Pages: L39-1, L39-6

    • DOI

      10.1088/2041-8205/789/2/L39

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

    • Author(s)
      Kenta Kiuchi, Koutarou Kyutoku, Yuichiro Sekiguchi, Masaru Shibata, Tomohide Wada
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 90 Pages: 041502(R)-1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.041502

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
    • 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
  • [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
  • [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
    • 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
    • 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
  • [Presentation] ブラックホール-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
    • 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
    • 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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
    • 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
    • Invited
  • [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/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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