2015 Fiscal Year Research-status Report
コンパクト連星の相対論的準平衡解に関する数値的研究
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26400267
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
谷口 敬介 琉球大学, 理学部, 准教授 (70586528)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ブラックホール / 中性子星 / 連星系 / 準平衡解 / スペクトル法 / 数値計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は、連星中性子星やブラックホール－中性子星連星といったコンパクト連星の一般相対論的準平衡解の研究において、今まで考慮されていなかった効果を取り入れることにより、その効果の準平衡段階への影響を調べ物理過程を解明すること、そして、求めた準平衡解を数値シミュレーションの初期データとして提供し、重力波物理学への貢献をすることである。
この目的を達成するため、今年度も昨年度に引き続き、数値計算コード開発に取り組んだ。本研究の特徴は、コンパクト連星の準平衡解を求めるとき、座標系として双球座標を使用することと、数値計算法にスペクトル法を用いることである。昨年度は、スペクトル法を用いたコンパクト連星の一般相対論的な準平衡解を求める研究のうち、その最も基礎的な部分、すなわち、数値的なスペクトル展開を行う数値計算コードの開発と、その数値計算コードの精度確認のためのテスト計算を行った。今年度は、双球座標の座標系の張り方とその座標系とスペクトル展開に使った変数との間の写像についての研究を完了した上で、昨年度未完であった、双球座標を用いた数値計算コードの実装に取り組んだ。具体的には、本研究のような準平衡解の数値的研究で極めて重要となるポアソン方程式を解く数値計算コードの開発である。ポアソン方程式は、その左辺にラプラス演算子を含んでいるので、それをスペクトル展開で使った変数を用いた表現になるように座標変換した。現在は、ラプラス演算子を実装するための数値計算コード開発を行っている段階である。
上記の研究と並行して、現在開発中の双球座標を用いたものではなく、球座標を用いて作成したブラックホール－中性子星連星の初期データを数値シミュレーショングループに提供し、合体シミュレーションの結果を得ている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度の元々の研究計画は、１．昨年度完了しなかった双球座標を用いた数値計算コード開発の続きを行う、２．開発した数値計算コードの精度テストのため、連星ブラックホールの準平衡解を求め先行研究と比較する、３．コンパクト連星の動径方向への落ち込み速度の入った準平衡解を求める研究に入る、というものであった。しかしながら、数値計算コード開発とそのコードに対する精度確認テストを完了することができず、コンパクト連星の動径方向への落ち込み速度の入った準平衡解を求めるまでには至らなかった。このように研究が遅れてしまった理由は、今年度の４月に所属機関を異動したために研究環境が大きく変わったことと、赴任初年度のため、教育にかけなくてはならない時間が大幅に増えたことである。これらは、私が想定していたよりも負担が大きく、研究時間を思うようにとることができず、研究の進捗に遅れが出てしまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず始めに、双球座標を用いた数値計算コード開発を、次年度の前半を目処に完了する。次にその数値計算コードが正しく動き、十分な精度が得られているかどうかを確認するため、連星ブラックホールの準平衡解を求めて先行研究を比較する。これらの研究を終えたのち、コンパクト連星の動径方向への落ち込み速度の入った準平衡解を求める研究を行い、完成させる。
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| Causes of Carryover |
今年度は前年度からの繰り越し金があったため、３台のコンピュータとコンパイラなどを購入し、さらに学会と研究会に参加しても、助成金の全額を使用することができず、次年度に繰り越すことになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、遅れている研究を年度内に終わらせるため、３台のコンピュータとコンパイラを購入し、さらに専門的知識を提供してくれる研究者を招聘する予定である。
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