星震学で探る中性子星物質の特性

• 研究課題/領域番号: 26800133
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 祖谷 元 国立天文台, 理論研究部, 特任助教 (70386720)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014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: 中性子星 / 状態方程式 / 星震学 / 宇宙物理

研究成果の概要

超新星爆発後に残される中性子星内部は非常に高密度になるため、地上実験からその内部を知ることは非常に困難である。そこで、我々は中性子星の振動に着目し、特徴的な振動数と内部の状態を比較することで、外からは見えない中性子星内部の情報を引き出すことを目指した。実際、巨大フレア現象で見つかった準周期的振動数と中性子星クラストでのズレ振動数を比較することで、クラスト領域における原子核飽和パラメータへの制限に迫った。特に、これまで考えられてない、クラスト内部の空孔層（パスタ層）での振動に着目した。我々のシナリオが正しいとすると、パスタ層の存在を観測的に示した初の事例かもしれない。

研究成果

• [雑誌論文] Probing nuclear bubble structure via neutron star asteroseismology (2017)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Kei Iida, Kazuhiro Oyamatsu
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 464 号: 3 ページ: 3101-3107
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2575
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of nuclear saturation parameters on a possible maximum mass of neutron stars (2017)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.025802
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quark matter with strong magnetic field and possibility of the third family of compact stars (2017)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Toshitaka Tatsumi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 467 ページ: 1249-1258
  • DOI: 10.1093/mnras/stx219
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Maximum mass limit of neutron stars in scalar-tensor gravity (2017)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Kostas D. Kokkotas
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 95 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.044032
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-mass neutron stars: universal relations, the nuclear symmetry energy and gravitational radiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Hector O. Silva, Hajime Sotani, Emanuele Berti
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 459 号: 4 ページ: 4378-4388
  • DOI: 10.1093/mnras/stw969
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gravitational wave asteroseismology with protoneutron stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Tomoya Takiwaki
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 94 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.044043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Possible identifications of newly observed magnetar quasi-periodic oscillations as crustal shear modes (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Kei Iida, Kazuhiro Oyamatsu
  • 雑誌名: New Astronomy 巻: 43 ページ: 80-86
  • DOI: 10.1016/j.newast.2015.08.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Empirical formula of crustal torsional oscillations (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.044059
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strong gravitational lensing by an electrically charged black hole in Eddington-inspired Born-Infeld gravity (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Sotani and U. Miyamoto
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 4 ページ: 044052-044052
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.044052
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Torsional oscillations of neutron stars with highly tangled magnetic fields (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.104024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Torsional oscillations of neutron stars in scalar-tensor theory of gravity (2015)
  • 著者名/発表者名: Hector O. Silva, Hajime Sotani, Emanuele Berti, Michael Horbatsch
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.124044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of an electrically charged black hole in Eddington-inspired Born-Infeld gravity (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Umpei Miyamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 90 号: 12 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.124087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraining the density dependence of the nuclear symmetry energy from an X-ray bursting neutron star (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Kei Iida, Kazuhiro Oyamatsu
  • 雑誌名: Physical Reveiw C 巻: 91 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevc.91.015805
  • NAID: 120005555487
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Massive hybrid stars with strong magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Sotani and T. Tatsumi
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 447 号: 4 ページ: 3155-3161
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2677
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetized relativistic stellar models in Eddington-inspired Born-Infeld gravity (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 雑誌名: Physical Reveiw D 巻: 91 号: 8 ページ: 084020-084020
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.084020
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mass and radius formulas for low-mass neutron stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Kei Iida, Kazuhiro Oyamatsu, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2014 号: 5 ページ: 51E01-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu052
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observational discrimination of Eddington-inspired Born-Infeld gravity from general relativity (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 89 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.104005
  • NAID: 120005439537
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stellar oscillations in Eddington-inspired Born-Infeld gravity (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 89 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.124037
  • NAID: 120005458274
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 巨大フレア現象と中性子星における空孔相の痕跡 (2017)
  • 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
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Protoneutron star properties via gravitational wave asteroseismology (2017)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Quarks and Compact Stars 2017 (QCS2017)
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2017-02-20
  • 国際学会
• [学会発表] Gravitational waves from protoneutron stars (2017)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Testing Gravity 2017
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2017-01-26
  • 国際学会
• [学会発表] Probing the nuclear symmetry energy via neutron star asteroseismology (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: International Symposium on Neutron Star Matter (NSMAT2016)
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-11-23
  • 国際学会
• [学会発表] Gravitational wave asteroseismology in protoneutron stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: NEB 17 - Recent Developments in Gravity
  • 発表場所: Mykonos, Greece
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Scalar-gravitational waves from relativistic stars in scalar-tensor gravity (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Gravitational Waves from modified gravity theories
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2016-09-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gravitational waves of core-collapse supernova at post-bounce phase (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: 21st International Conference on General Relativity and Gravitation (GR21)
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2016-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Crustal torsional oscillations and nuclear symmetry energy (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Nuclei in the Cosmos XIV (NIC2016)
  • 発表場所: Toki Messe, Niigata, Japan
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear symmetry energy and crustal torsional oscillations in neutron stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: 6th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSYM16)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-06-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高密度星の系列における第三の分枝の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 祖谷元，巽敏隆
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 中性子星クラスト振動と電子遮蔽効果 (2015)
  • 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
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] Prospect for Observational Discriminant of the Gravitational Theories (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Fourteenth Marcel Grossmann Meeting (MG14)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Identifications of Quasi-Periodic Oscillations Observed in Soft-Gamma Repeaters with Crustal Torsional Oscillations (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Fourteenth Marcel Grossmann Meeting (MG14)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear equation of state and crustal torsional oscillations (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: COMPACT STARS AND BLACK HOLES
  • 発表場所: Tuebingen, Germany
  • 年月日: 2015-07-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mass formula for low-mass neutron stars and its application (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: 5th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSYM15)
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neutron star oscillations and equation of state (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: International Symposium on "Physics and Astronomy of Neutron Stars and Supernovae"
  • 発表場所: NAOJ, Mitaka, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Constraints on the nuclear saturation parameters via neutron star observations (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: Quarks and Compact Stars
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] Finding of a new nuclear matter parameter characterizing low-mass neutron stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani, Kei Iida, Kazuhiro Oyamatsu, Akira Ohnishi
  • 学会等名: HAWAII2014 -4th JOINT MEETING OF THE NUCLEAR PHYSICS DIVISIONS OF THE AMERICAN PHYSICAL SOCIETY and The PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN-
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] Possible constraint on nuclear saturation parameters via neutron star observations (2014)
  • 著者名/発表者名: Hajime Sotani
  • 学会等名: NEB 16 - Recent Developments in Gravity
  • 発表場所: Mykonos, Greece
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 中性子星観測による状態方程式の制限 (2014)
  • 著者名/発表者名: 祖谷元，飯田圭，親松和浩
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
  • 年月日: 2014-09-12