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次世代重力波観測に向けた宇宙初期起源コンパクト連星の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J01284
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関京都大学

研究代表者

衣川 智弥  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード連星進化 / 重力波 / 初代星 / 一般相対論 / ブラックホール / 高密度星 / 宇宙初期
研究実績の概要

申請者は初代星起源の連星ブラックホールの特性が初代星の初期条件や連星進化の不定パラメータによらないことを示し、太陽の30倍程度の質量のブラックホール同士の連星(連星ブラックホール)の観測により、実証できることを明らかにした。さらに、申請者は初代星起源ブラックホールの自転についても研究を行い、形成されるブラックホールとして極端に回転していないものと回転しているものに分かれ、回転しているブラックホールの合体により、強重力下での一般相対論の県境ができることを示した。
これは宇宙初期にできた光では見ることのできない天体を重力波という新たな観測手段で明らかにし、さらには基礎物理の検証をも行うという意欲的な研究である。さらにLIGOによる初の重力波検出GW150914の結果は申請者の予言と明らかに合致した約30太陽質量の連星ブラックホールによる重力波であり、LIGOグループの論文にも詳細に「驚くべき事にGW150914は衣川らの予言の質量とぴったりと一致している。」と引用されている。本研究は、今後の重力波による観測を牽引しうる意欲的かつ重要な研究といえる。実際,0.1Hz帯を狙う宇宙重力波干渉計DECIGOの第1段階のpre-DECIGOでもGW150914のような連星ブラックホールは検出可能であるので、pre-DECIGOの詳細なサイエンスターゲットを提示した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Possible confirmation of the existence of ergoregion by the Kerr quasinormal mode in gravitational waves from Pop III massive black hole binary2016

    • 著者名/発表者名
      Kinugawa, Tomoya; Nakano, Hiroyuki; Nakamura, Takash
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 031E01 号: 3 ページ: 031E01-031E01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptw012

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The detection rate of inspiral and Quasi-normal modes of Pop III binary black holes can confirm or refute the Einstein theory in the strong gravity region2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kinugawa, Akinobu Miyamoto, Nobuyuki Kanda, Takashi Nakamura
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 456 号: 1 ページ: 1093-1114

    • DOI

      10.1093/mnras/stv2624

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Possible indirect confirmation of the existence of Pop III massive stars by gravitational wave2014

    • 著者名/発表者名
      Kinugawa, Tomoya; Inayoshi, Kohei; Hotokezaka, Kenta; Nakauchi, Daisuke; Nakamura, Takashi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 442 号: 4 ページ: 2963-2992

    • DOI

      10.1093/mnras/stu1022

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 初代星起源連星ブラックホール合体による重力波の観測可能性とquasi-normal mode2016

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥, 宮本 晃伸, 神田展行, 中村卓史
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] GW150914:remnant spinとそれを説明しうるPop III連星進化経路2016

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      首都大学東京(八王子市)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 初代星連星起源の重力波2015

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥, 宮本 晃伸, 神田展行, 中村卓史
    • 学会等名
      理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(豊中市)
    • 年月日
      2015-12-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The detection rate of Inspiral and QNMs of Pop III BH-BHs which can confirm or refute the GR in the strong gravity region2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinugawa, A. Miyamoto, N. Kanada, T. Nakamura
    • 学会等名
      JGRG25
    • 発表場所
      YITP,Kyoto,Japan
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Population III binary black holes with chirp mass of ~30 Msun and detectability of the quasi-normal mode with frequency ~200 Hz to confirm or refute the Einstein’s gravity theory in the strong gravity region2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinugawa, A. Miyamoto, N. Kanada, T. Nakamura
    • 学会等名
      Fourteenth Marcel Grossmann Meeting
    • 発表場所
      University of Rome "La Sapienza",Roma,Itary
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pop III binary black holes with chirp mass of ~30 Msun and detectability of the quasi-normal mode with frequency ~200 Hz to confirm or refute the Einstein theory in the strong gravity region2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinugawa, A. Miyamoto, N. Kanada, T. Nakamura
    • 学会等名
      Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop
    • 発表場所
      INTEX-Osaka,Osaka,Japan
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] KAGRAでのBH連星合体重力波観測によるPopIIIの存在の証明と連星進化パラメータ推定の可能性2015

    • 著者名/発表者名
      宮本晃伸,衣川智弥,神田展行,中村卓史
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 次世代重力波観測のための初代星連星進化計算2015

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pop III binary population synthesis for gravitational wave2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kinugawa
    • 学会等名
      新学術領域研究「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」第3回シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学(東広島市)
    • 年月日
      2015-02-19 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The uncertainty of the binary population synthesis2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kinugawa
    • 学会等名
      新学術領域研究「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」第3回シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学(東広島市)
    • 年月日
      2015-02-19 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力波では累積したコンパクト連星の合体がみえるので宇宙初期から現在までの化学進化および連星進化の積分値ともいえる観測量が得られる2015

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥
    • 学会等名
      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
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都市)
    • 年月日
      2015-02-12 – 2015-02-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 連星進化計算による重力波イベントレート計算とその不定性2015

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥
    • 学会等名
      新学術領域研究「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」A04/05 joint camp
    • 発表場所
      瀬波温泉 ニューハートピア新潟瀬波(村上市)
    • 年月日
      2015-01-08 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 特異な新星MAXI J0158-744の形成過程について2014

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      山形大学(山形市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Possible undirect confermation of Pop III massive binaries by GW2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kinugawa, Kohei Inayoshi, Kenta Hotokezaka, Daisuke Nakauchi, Takashi Nakamura
    • 学会等名
      Binary Systems, their evolution and environments
    • 発表場所
      ウランバートル(モンゴル)
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Existence of Pop III stars can be confirmed by gravitational waves from about 30 solar mass BH-BH binary2014

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      新学術領域「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」A04/05班合同合宿
    • 発表場所
      兵庫県豊岡市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] KAGRAにおける初代星起源連星の観測可能性と初期分布関数及び連星進化に対する依存性2014

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      国際基督教大学(東京都三鷹市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Population synthesis and Pop III BH binary2013

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      新学術領域「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2013-07-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 次世代重力波観測のための初代星起源連星の進化計算2013

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      連星系東京研究会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 次世代重力波観測のための初代星連星進化計算2013

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 初代星連星進化と重力波2013

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼、中村卓史
    • 学会等名
      連星変光星低温度星研究会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PopIII binary population synthesis2013

    • 著者名/発表者名
      衣川智弥、稲吉恒平、仏坂健太、仲内大翼ね中村卓史
    • 学会等名
      GWPAW
    • 発表場所
      インド
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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