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コンパクト天体連星合体におけるr過程元素合成と電磁波放射

公募研究

研究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
研究課題/領域番号 15H00782
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東邦大学

研究代表者

関口 雄一郎  東邦大学, 理学部, 講師 (50531779)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード宇宙物理学 / 中性子星 / 数値相対論 / 宇宙物理 / 重力波
研究実績の概要

本年度は、前年度までの研究に引き続き、連星中性子星合体のニュートリノ輻射流体シミュレーションを行った。最近発見された連星パルサーJ0453+1559は、太陽質量の約1.2倍と1.6倍の中性子星からなるが、このような大きな質量比を持つ連星はこれまで発見されておらず、したがって合体過程の研究も行われていなかった。そこで、本研究では、このような高い質量比を持つ連星(太陽質量の1.25倍と1.55倍、および1.25倍と1.65倍)を初期条件とした。中性子星の状態方程式としては、SFHo と呼ばれる比較的柔らかい状態方程式を採用した。
いずれのモデルにおいても、潮汐相互作用による質量放出が卓越するため、放出物質は主として連星軌道面方向に集中しており、またその組成はきわめて中性子過剰度であった。一方、子午面方向には、ニュートリノと物質の相互作用によって中性子過剰度がやや小さくなった放出物質が認められたが、その総質量は潮汐相互作用によるものよりも十分に小さかった。これは、連星質量が大きく、合体後すぐにブラックホールが形成されるため、ニュートリノ放射領域がブラックホールに飲み込まれ、ニュートリノ光度が下がってしまうためである。放出物質の総量は、太陽質量の1%程度であった。
質量比が大きいほど潮汐相互作用によって放出される冷たい (従ってニュートリノ相互作用の影響を受けない) 中性子星物質の割合が増えるため、より中性子過剰の物質が放出されると予想されていたが、本研究によってその定量性を明らかにすることができた。本研究課題で得られた一連の結果によって、放出物質の時間進化を背景場として元素合成計算を行い、現在観測によって示唆される連星質量比分布によって、太陽組成が再現されるかどうかについて調べることが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 8件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Dynamical mass ejection from the merger of asymmetric binary neutron stars: Radiation-hydrodynamics study in general relativity2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves from supermassive stars collapsing to a supermassive black hole2016

    • 著者名/発表者名
      Masaru Shibata, Yuichiro Sekiguchi, Haruki Uchida, and Hideyuki Umeda
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 号: 2 ページ: 021501-021501

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.021501

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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 stars2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Alpha-constrained QSE Nucleosynthesis in High-entropy and Fast-expanding Material2016

    • 著者名/発表者名
      Sho Fujibayashi, Takashi Yoshida, and Yuichiro Sekiguchi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 818 号: 1 ページ: 96-96

    • DOI

      10.3847/0004-637x/818/1/96

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient magnetic-field amplification due to the Kelvin-Helmholtz instability in binary neutron star mergers2015

    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 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 burst2015

    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nucleosynthesis in Neutrino-driven Winds in Hypernovae2015

    • 著者名/発表者名
      Sho Fujibayashi, Takashi Yoshida, and Yuichiro Sekiguchi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 810 号: 2 ページ: 115-115

    • DOI

      10.1088/0004-637x/810/2/115

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamical mass ejection from BH-NS mergers2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Compact stars and gravitational waves
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-12-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mass ejection from compact binary merger and r-process nucleosynthesis2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Compact stars and gravitational waves
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超大質量星の重力崩壊によるブラックホール形成に伴う重力波2016

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎, 柴田大, 打田 晴輝, 梅田秀之
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Exploring equation of state of neutron star matter by gravitational waves from neutron star binary2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      The 34th Reimei Workshop : Physics of Heavy-Ion Collisions at J-PARC
    • 発表場所
      KEK(茨城県那珂郡)
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamical mass ejection from binary compact-star merger2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Compact stars and gravitational wave astronomy
    • 発表場所
      国立天文台三鷹キャンパス(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2016-05-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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
      関口雄一郎, 久徳浩太郎, 木内建太, 柴田大, 谷口敬介
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・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] On Compact binary mergers, Short GRBs, and r-process nucleosynthesis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      HEAP 2015 Central Engines in the High Energy Universe
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2015-10-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 連星中性子星合体からの質量放出の連星パラメータ依存性2015

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎, 木内建太, 久徳浩太郎, 柴田大
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] コンパクト天体連星合体からの質量放出2015

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎
    • 学会等名
      日本天文学会2015年秋季年会
    • 発表場所
      甲南大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Binary neutron star merger and r-process nucleosynthesis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Numazu Workshop 2015: Challenges of modeling supernovae with nuclear data
    • 発表場所
      三島商工会議所(静岡県・三島市)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] r過程元素合成と中性子星合体2015

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎
    • 学会等名
      基研研究会 「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mass ejection from binary neutron star merger and r-process nucleosynthesis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Microphysics in Compact Relativistic Astrophysics 2015
    • 発表場所
      Stockholm (Sweden)
    • 年月日
      2015-08-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent developments in binary neutron star merger in numerical relativity (I), (II)2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      International School on Numerical Relativity and Gravitational Waves 2015
    • 発表場所
      Daejeon (Korea)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 連星中性子合体からのニュートリノ放射2015

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎
    • 学会等名
      ハイパーカミオカンデにおける宇宙ニュートリノ観測
    • 発表場所
      神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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