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超新星からの重力波で探る高密度領域の物理

研究課題

研究課題/領域番号 17K05458
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2019)
国立天文台 (2017-2018)

研究代表者

祖谷 元  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (70386720)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード宇宙物理 / 重力波 / 状態方程式 / 原始中性子星 / 中性子星
研究成果の概要

超新星爆発からの重力波シグナルは重力波源として有力視されている。本研究では、特に数値シミュレーションの結果として示されている重力波シグナルの物理的背景を星震学的立場から探るべく、超新星爆発後に作られた原始中性子星からの重力波を摂動的なアプローチにより系統的に解析した。その結果、重力波の直接観測を通して原始中性子星の平均密度の時間進化を捉えることができることを示した。また、ブラックホールに潰れる場合には、ニュートリノと重力波の同時観測により原始中性子星の最大質量に関する情報も得られることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

重い星の最期に起こる超新星爆発後に残される中性子星内部の密度は原子核密度よりずっと大きいため、地上実験からその物理的な特性を決めることは非常に困難である。そのため、このような高密度天体の観測を通して、逆に高密度領域での物理を垣間見ることができるわけである。本研究では重力波という物理量に着目し、超新星爆発後の高密度天体内部の情報を抜き出すことを目指した。これにより、原子核物理が提唱する高密度領域における物理に、天体観測から制限を与えることができるかもしれない。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 5件、 査読あり 13件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] モンタナ州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ローマ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Tuebingen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Tuebingen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Light curves from highly compact neutron stars with spot size effect2020

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.063013

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of the outer boundary condition on protoneutron star asteroseismology with gravitational-wave signatures2019

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime , Kuroda Takami , Takiwaki Tomoya , Kotake Kei
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 12 ページ: 123024-123024

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.123024

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Finite size effects on the light curves of slowly-rotating neutron stars2019

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Silva Hector O.、Pappas George
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.043006

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Determination of properties of protoneutron stars toward black hole formation via gravitational wave observations2019

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Sumiyoshi Kohsuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 8 ページ: 083008-083008

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.083008

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Astrophysical implications of double-layer torsional oscillations in a neutron star crust as a lasagna sandwich2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Sotani, Kei Iida, and Kazuhiro Oyamatsu
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 489 ページ: 3022-3030

    • DOI

      10.1093/mnras/stz2385

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compactness of neutron stars and Tolman VII solutions in scalar-tensor gravity2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Kokkotas Kostas D.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.124034

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraints on the nuclear equation of state and the neutron star structure from crustal torsional oscillations2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Iida Kei、Oyamatsu Kazuhiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 479 号: 4 ページ: 4735-4748

    • DOI

      10.1093/mnras/sty1755

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulse profiles of highly compact pulsars in general relativity2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Miyamoto Umpei
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 4 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.044017

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematical study of pulsar light curves with special relativistic effects2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Miyamoto Umpei
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 10 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.103019

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing crustal structures from neutron star compactness2017

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Iida Kei、Oyamatsu Kazuhiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 470 号: 4 ページ: 4397-4407

    • DOI

      10.1093/mnras/stx1510

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing mass-radius relation of protoneutron stars from gravitational-wave asteroseismology2017

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Kuroda Takami、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 6 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.063005

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of pulsar light curves to spacetime geometry and efficacy of analytic approximations2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Sotani, Umpei Miyamoto
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 (2017) no.10, 104018 号: 10 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.104018

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulse profiles from a pulsar in scalar-tensor gravity2017

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.104010

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ブラックホール形成を伴う超新星での重力波星震学2020

    • 著者名/発表者名
      祖谷元,住吉光介
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Crustal torsional oscillations inside the deeper pasta structures2019

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime
    • 学会等名
      STARS2019/SMFNS2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ズレ振動における中性子星クラスト中パスタの効果とその重要性2019

    • 著者名/発表者名
      祖谷元,飯田圭,親松和浩
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Double-layer torsional oscillations in a neutron star crust as a lasagna sandwich2019

    • 著者名/発表者名
      Sotani Haime
    • 学会等名
      9th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSYM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crustal torsional oscillations and nuclear saturation parameters2019

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime
    • 学会等名
      Xiamen-CUSTIPEN Workshop on the EOS of Dense Neutron-Rich Matter in the Era of Gravitational Wave Astronomy
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Constraint on the equation of state from the quasi-periodic oscillations in ginat flares2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Iida Kei、Oyamatsu Kazuhiro
    • 学会等名
      Fifteenth Marcel Grossmann Meeting - MG15
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constraint on the equation of state via supernova gravitational waves2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime、Kuroda Takami、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei
    • 学会等名
      Fifteenth Marcel Grossmann Meeting - MG15
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational waves from protoneutron stars and nuclear EOS2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime
    • 学会等名
      IWARA2018 - 8th International Workshop on Astronomy and Relativistic Astrophysics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of nuclear symmetry energy on neutron star structure and crustal oscillations2018

    • 著者名/発表者名
      Sotani Hajime
    • 学会等名
      HAWAII2018 -5th JOINT MEETING OF THE NUCLEAR PHYSICS DIVISIONS OF THE APS and The JPS-
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] クラスト振動の系統的解析:棒状原子核層の効果と中性子星半径・質量への制限2018

    • 著者名/発表者名
      祖谷元、飯田圭、親松和浩
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 星震学による中性子星核物質の探究2017

    • 著者名/発表者名
      祖谷元
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gravitational wave asteroseismology with protoneutron stars2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Sotani
    • 学会等名
      29th International Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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