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Understanding formation and properties of gravitational waves events from galactic nuclei

研究課題

研究課題/領域番号 21K13914
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関東京大学

研究代表者

Trani Alessandro  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (20881543)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードGravitational waves / Gravity / Dynamics / Active galactic nuclei / Galactic nuclei / Three-body problem / Gravitationa dynamics / Black hole physics / Stellar dynamics
研究開始時の研究の概要

This project aims at characterizing the properties of gravitational waves (GWs) originating from compact object binaries residing in galactic nuclei. The astrophysical origin of gravitational wave sources is still unknown. Nuclear star clusters around a central massive black hole (BH) are expected to be abundant in stellar BH remnants and BH binaries. In this project I will develop an innovative hybrid Monte-Carlo/N-body model able to follow the evolution of binaries in galactic nuclei in order to provide a complete understanding of the evolution of GW progenitors in galactic nuclei.

研究成果の概要

このプロジェクトは、銀河核における重力波源の形成と進化の予測に大きな進展をもたらした。まず、三重系の安定性に関する一連の研究を発表した。これによって、三重系と星団内のコンパクト天体との重力波合体の予測も可能になった。関連研究として、革新的なモンテカルロ/N 体スキームを用いて、銀河核におけるコンパクト天体の繰り返し合体を調べました。また、超大質量ブラックホール周辺での3天体の遭遇の影響を調べ、LIGO-Virgo-KAGRAの設計感度バンド内でそのような天体が持つ可能性のある離心率を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This project made advances on the formation of gravitational wave sources, which were detected in 2015 and whose origin is still unknown. Through the use of numerical and analytical models, we put constraints on the properties and merger rates of gravitational wave mergers from black hole binaries.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 14件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Three-body encounters in black hole discs around a supermassive black hole2024

    • 著者名/発表者名
      Trani A. A.、Quaini S.、Colpi M.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 683 ページ: A135-A135

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202347920

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of three-body chaotic absorptivity predicts chaotic outcome distribution2024

    • 著者名/発表者名
      Manwadkar Viraj、Trani Alessandro A.、Kol Barak
    • 雑誌名

      Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy

      巻: 136 号: 1

    • DOI

      10.1007/s10569-023-10174-z

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Constraining the Binarity of Black Hole Candidates: A Proof-of-concept Study of Gaia BH1 and Gaia BH22023

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Toshinori, Suto Yasushi, Trani Alessandro A.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 958 号: 1 ページ: 26-26

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acf4f6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Compact object mergers: exploring uncertainties from stellar and binary evolution with <scp>sevn</scp>2023

    • 著者名/発表者名
      Iorio Giuliano、Mapelli Michela、Costa Guglielmo、Spera Mario、Escobar Gast?n J、Sgalletta Cecilia、Trani Alessandro A、Korb Erika、Santoliquido Filippo、Dall’Amico Marco、Gaspari Nicola、Bressan Alessandro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 524 号: 1 ページ: 426-470

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1630

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Growing black holes through successive mergers in galactic nuclei ? I. Methods and first results2023

    • 著者名/発表者名
      Atallah Dany、Trani Alessandro A、Kremer Kyle、Weatherford Newlin C、Fragione Giacomo、Spera Mario、Rasio Frederic A
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 523 号: 3 ページ: 4227-4250

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1634

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of intermediate mass black holes in globular clusters2023

    • 著者名/発表者名
      Di Cintio Pierfrancesco、Pasquato Mario、Barbieri Luca、Trani Alessandro A.、di Carlo Ugo N.
    • 雑誌名

      Astronomy &amp; Astrophysics

      巻: 673 ページ: A8-A8

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346124

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Chaos in the vicinity of a singularity in the Three-Body Problem: The equilateral triangle experiment in the zero angular momentum limit2023

    • 著者名/発表者名
      H.D.Parischewsky, A.A.Trani, N.W.C.Leigh
    • 雑誌名

      SciPost

      巻: 1 号: 1 ページ: 016-016

    • DOI

      10.21468/scipostphyscore.6.1.016

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting the stability criterion of hierarchical triple systems: dependence on the mutual inclination between inner and outer orbits2023

    • 著者名/発表者名
      T.Hayashi, A.A.Trani, Y.Suto
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 943 号: 1 ページ: 58-58

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acac1e

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sparse Identification of Variable Star Dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      M.Pasquato, M.Abbas, A.A.Trani, M.Nori, J.A.Kwiecinski, P.Trevisan, V.F.Braga, G.Bono, A.V.Maccio
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 930 号: 2 ページ: 161-161

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac5624

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tidal Disruption Events by Compact Supermassive Black Hole Binaries2022

    • 著者名/発表者名
      T.Ryu , A.A.Trani, N.W.C.Leigh
    • 雑誌名

      MNRAS

      巻: 515 号: 2 ページ: 2430-2430

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1987

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting the common envelope evolution in binary stars: A new semianalytic model for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math>-body and population synthesis codes2022

    • 著者名/発表者名
      Trani Alessandro Alberto、Rieder Steven、Tanikawa Ataru、Iorio Giuliano、Martini Riccardo、Karelin Georgii、Glanz Hila、Portegies Zwart Simon
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 号: 4 ページ: 043014-043014

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.043014

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extreme eccentricities of triple systems: Analytic results2022

    • 著者名/発表者名
      A.Mangipudi, E.Grishin, A.A.Trani, I.Mandel
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 934 号: 1 ページ: 44-44

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7958

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamical disruption timescales and chaotic behavior of hierarchical triple systems2022

    • 著者名/発表者名
      T.Hayashi, A.A.Trani, Y.Suto
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 939 号: 2 ページ: 81-81

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8f48

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Predicting the Stability of Hierarchical Triple Systems with Convolutional Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      F.Lalande, A.A.Trani
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 938 号: 1 ページ: 18-18

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8eab

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of tidal dissipation on outcomes of binary-single encounters between stars and black holes in stellar clusters2022

    • 著者名/発表者名
      L.Hellstrom, A.Askar, A.A.Trani, M.Giersz, R.P.Church, J.Samsing
    • 雑誌名

      MNRAS

      巻: 517 号: 2 ページ: 1695-1695

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2808

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Compact object mergers in hierarchical triples from low-mass young star clusters2022

    • 著者名/発表者名
      Trani Alessandro A、Rastello Sara、Carlo Ugo N Di、Santoliquido Filippo、Tanikawa Ataru、Mapelli Michela
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 511 ページ: 1362-1372

    • DOI

      10.1093/mnras/stac122

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Merger Rate Density of Binary Black Holes through Isolated Population I, II, III and Extremely Metal-poor Binary Star Evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa Ataru、Yoshida Takashi、Kinugawa Tomoya、Trani Alessandro A.、Hosokawa Takashi、Susa Hajime、Omukai Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 926 号: 1 ページ: 83-83

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4247

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 37 new validated planets in overlapping <i>K2</i> campaigns2021

    • 著者名/発表者名
      de Leon J P et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 508 号: 1 ページ: 195-218

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2305

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Testing the flux-based statistical prediction of the three-body problem2021

    • 著者名/発表者名
      Manwadkar Viraj、Kol Barak、Trani Alessandro A、Leigh Nathan W C
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 506

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1689

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin misalignment of black hole binaries from young star clusters: implications for the origin of gravitational waves events2021

    • 著者名/発表者名
      Trani A A、Tanikawa A、Fujii M S、Leigh N W C、Kumamoto J
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 504 号: 1 ページ: 910-919

    • DOI

      10.1093/mnras/stab967

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Chaos and regularity in the three-body problem2023

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Trani
    • 学会等名
      Monash University
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] What can/should astrophysicists and pop-synthers predict?2023

    • 著者名/発表者名
      GWPopNext
    • 学会等名
      University of Milano-Bicocca
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] TSUNAMI: a regularized code for planet and black hole dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      A.A.Trani
    • 学会等名
      Tidal Evolution Research Review for Astrophysics (TERRA), Leiden University
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new model of common envelope evolution2022

    • 著者名/発表者名
      A.A.Trani
    • 学会等名
      Niels Bohr Institute, Workshop on Gravitational wave formation pathways
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new model of common envelope evolution2022

    • 著者名/発表者名
      A.A.Trani
    • 学会等名
      East Asia Numerical Astrophysics Conference 9
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-body problems in astrophysics and beyond2021

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Trani
    • 学会等名
      University of Milano-Bicocca. Invited colloquium.
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-body problems in astrophysics and beyond2021

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Trani
    • 学会等名
      SISSA, Trieste. Invited colloquium.
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-body problems in astrophysics and beyond: gravitational waves from stellar triples in low-mass clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Trani
    • 学会等名
      Lund seminars, Lund University.
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gravitational waves from triple interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Trani
    • 学会等名
      TEONGRAV seminars, University of Padova.
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In the land of N=3: Modeling triple gravitational interactions with TSUNAMI and OKINAMI2021

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Trani
    • 学会等名
      MODEST-21a: AMUSE workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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