ブラックホール・中性子星連星からの正確な重力波の計算に向けた離心率低減の研究

• 研究課題/領域番号: 15H06857
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2016); 国立研究開発法人理化学研究所 (2015)
• 研究代表者: 久徳 浩太郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (30757125)
• 研究期間 (年度): 2015-08-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 重力波 / 一般相対論 / ブラックホール / 中性子星 / 初期値問題 / 宇宙物理 / 相対論

研究成果の概要

今後、アメリカのLIGOや日本のKAGRAによって、ブラックホールと中性子星との連星が合体する際の重力波が検出されると期待されている。この重力波からは、中性子星の半径や、さらにそれを構成する高密度物質の状態方程式を引き出せる。本研究では、観測と比較するのに必要な、正確な重力波波形を導出するシミュレーションに向けて、円軌道の連星の初期条件を用意する手法を開発した。連星の様々なパラメータに対し、試した全ての場合で離心率を0.1%程度に抑えることに成功している。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of neutron-star dynamic tides on gravitational waveforms within the effective-one-body approach (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanja Hinderer, Andrea Taracchini, Francois Foucart, Alessandra Buonanno, Jan Steinhoff, Matthew Duez, Lawrence E. Kidder, Harald P. Pfeiffer, Mark A. Scheel, Bela Szilagyi, Kenta Hotokezaka, Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata, Cory W. Carpenter
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 18 ページ: 181101-181101
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.181101
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamical mass ejection from the merger of asymmetric binary neutron stars: Radiation-hydrodynamics study in general relativity (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Sekiguchi, Kenta Kiuchi, Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata, and Keisuke Taniguchi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 12 ページ: 124046-124046
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.124046
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Models of Kilonova/macronova emission from black hole-neutron star mergers (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kawaguchi, K. Kyutoku, M. Shibata, and M. Tanaka
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 825 号: 1 ページ: 52-52
  • DOI: 10.3847/0004-637x/825/1/52
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Unreasonable Weakness of R-process Cosmic Rays in the Neutron-star-merger Nucleosynthesis Scenario (2016)
  • 著者名/発表者名: Kyutoku, Koutarou; Ioka, Kunihito
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 827 号: 1 ページ: 83-83
  • DOI: 10.3847/0004-637x/827/1/83
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concise estimate of the expected number of detections for stellar-mass binary black holes by eLISA (2016)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku, Naoki Seto
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 462 号: 2 ページ: 2177-2183
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1767
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurability of the tidal deformability by gravitational waves from coalescing binary neutron stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Hotokezaka, Koutarou Kyutoku, Yuichiro Sekiguchi, and Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 6 ページ: 064082-064082
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.064082
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Black hole-neutron star binary merger: Dependence on black hole spin orientation and equation of state (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kawaguchi, K. Kyutoku, H. Nakano, H. Okawa, M. Shibata, and K. Taniguchi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 2 ページ: 024014-024014
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.024014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-resolution magnetohydrodynamics simulation of black hole-neutron star merger: Mass ejection and short gamma-ray burst (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kiuchi, Yuichiro Sekiguchi, Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata, Keisuke Taniguchi, and Tomohide Wade
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 6 ページ: 064034-064034
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.064034
  • NAID: 120005690189
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aligned spin neutron star-black hole mergers: A gravitational waveform amplitude model (2015)
  • 著者名/発表者名: Francesco Pannarale, Emanuele Berti, Koutarou Kyutoku, Benjamin D. Lackey, Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 8 ページ: 084050-084050
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.084050
  • NAID: 120005690188
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gravitational-wave cutoff frequencies of tidally disruptive neutron star-black hole binary mergers (2015)
  • 著者名/発表者名: Francesco Pannarale, Emanuele Berti, Koutarou Kyutoku, Benjamin D. Lackey, Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 8 ページ: 081504-081504
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.081504
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient magnetic-field amplification due to the Kelvin-Helmholtz instability in binary neutron star mergers (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kiuchi, Pablo Cerda-Duran, Koutarou Kyutoku, Yuichiro Sekiguchi, Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 12 ページ: 124034-124034
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.124034
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 重力波天文学と電磁波対応天体 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 2016年度CRC将来計画タウンミーティング
  • 発表場所: 東京大学（千葉、柏）
  • 年月日: 2017-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] eLISAによる重力波コスモグラフィーとHubbleパラメータ問題 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪、大阪）
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] ブラックホール・中性子星連星合体におけるニュートリノの放射と輸送 (2017)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 連星中性子星・ブラックホールを含む重力波源の電磁波対応天体
  • 発表場所: 京都大学（京都、京都）
  • 年月日: 2017-03-08
• [学会発表] Numerical-relativity simulations of neutron-star binary mergers (2016)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku
  • 学会等名: Gravitational-Wave Astrophysics in the High Event Rate Regime
  • 発表場所: 東京大学（東京、文京区）
  • 年月日: 2016-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] eLISAによる重力波コスモグラフィーとHubbleパラメータ問題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 第5回観測的宇宙論ワークショップ
  • 発表場所: 広島大学（広島、東広島）
  • 年月日: 2016-11-26
• [学会発表] Dynamical mass ejection from black hole-neutron star binaries (2016)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku
  • 学会等名: Compact Star Mergers and Nucleosynthesis
  • 発表場所: 京都大学（京都、京都）
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] Neutrino transport in black hole-neutron star binaries: dynamical mass ejection and neutrino-driven wind (2016)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku
  • 学会等名: 8th Huntsville Gamma-Ray Burst Symposium
  • 発表場所: Huntsville (United States of America)
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] ブラックホール・中性子星連星からのマルチメッセンジャー (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: コンパクト天体における高エネルギー現象
  • 発表場所: 東京大学（千葉、柏）
  • 年月日: 2016-10-11
• [学会発表] The unreasonable weakness of r-process cosmic rays in the neutron-star-merger nucleosynthesis scenario (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学（宮崎、宮崎）
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] eLISAによるGW150914類似イベントの検出可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛、松山）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 重力波天文学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 熱場の量子論とその応用
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉、和光）
  • 年月日: 2016-08-23
  • 招待講演
• [学会発表] 重力波天文学と今後の中性子星の性質への制限について (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 相対論宇宙論 弘前研究会 2016
  • 発表場所: 弘前大学（青森、弘前）
  • 年月日: 2016-08-03
  • 招待講演
• [学会発表] The unreasonable weakness of r-process cosmic rays in the neutron-star-merger nucleosynthesis scenario (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: RIKEN-RESCEU 合同勉強会 2016
  • 発表場所: 東京大学（東京、文京区）
  • 年月日: 2016-07-27
• [学会発表] 磁気流体力学によるブラックホール・中性子星連星合体の数値相対論シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 理研シンポジウム「スーパーコンピュータHOKUSAIとShoubu、研究開発の最前線」
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉、和光）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] ニュートリノ輸送数値相対論によるブラックホール・中性子星連星の合体 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第71会年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城、仙台）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Dynamical mass ejection from black hole-neutron star binaries (2015)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku
  • 学会等名: 28th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Reducing orbital eccentricity in initial data of black hole-neutron star binaries in the puncture framework (2015)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku
  • 学会等名: The 25th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
  • 発表場所: 京都大学（京都、京都）
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamical mass ejection from black hole-neutron star binaries (2015)
  • 著者名/発表者名: Koutarou Kyutoku
  • 学会等名: Quarks to Universe in Computationa Science
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良、奈良）
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamical mass ejection from black hole-neutron star binaries (2015)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: High-Energy Astrophysics and Astroparticle Physics 2015
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城、つくば）
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] ブラックホール・中性子星連星からの力学的質量放出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪、大阪）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Compact binary progenitors of short-hard gamma-ray bursts (2015)
  • 著者名/発表者名: 久徳浩太郎
  • 学会等名: GRB Workshop 2015
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉、和光）
  • 年月日: 2015-09-02