高エネルギー観測で探る重力波天体

2022 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 重力波物理学・天文学：創世記
• 研究課題/領域番号: 17H06362
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 河合 誠之 東京工業大学, 理学院, 教授 (80195031)
• 研究分担者: 坂本 貴紀 青山学院大学, 理工学部, 教授 (00645161) ; 上田 佳宏 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10290876) ; 三原 建弘 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (20260200) ; 根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891) ; 有元 誠 金沢大学, 先端宇宙理工学研究センター, 准教授 (40467014) ; 深沢 泰司 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (60272457) ; 井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759) ; 吉田 篤正 青山学院大学, 理工学部, 教授 (80240274)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: X線天文学 / ガンマ線天文学 / 重力波 / 中性子星 / ブラックホール

研究成果の概要

代表的重力波源である連星中性子星合体におけるブラックホールと相対論的ジェットの生成、物質の飛散、合体過程と放射機構の解明を目指し、国際的なX線・γ線ミッションであるMAXI、CALET、Swift、Fermiを用いて重力波に伴う電磁波放射を多角的に探索するとともに、理論研究を実施した。同時に、重力波を伴わないガンマ線バースト、中性子星、ブラックホール連星、そして超高光度X線源などを調べることにより、重力波源となる中性子星やブラックホールの銀河内外での分布と進化経路、大質量ブラックホールの成長過程との関連性、そしてブラックホールや中性子星の放射と降着過程を理論・観測両面から研究した。

自由記述の分野

宇宙物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、相対論や原子核物理など基礎物理学から宇宙論・天体物理学にいたる広い分野に寄与する。重力波に伴う電磁波放射の検出は高密度星合体が起きた母銀河の同定・即ち重力波と独立に距離推定を可能にする。これにより、重力波の伝播に関わる一般相対論の検証や宇宙膨張パラメータ推定が可能となる。連星中性子星の合体は、極端な強重力、高密度、強磁場、高温での相対論的現象であり、合体と放射の過程の解明により宇宙の他の場所では不可能な極端な状況での物理法則の検証が可能となる。また、宇宙に存在する多様な中性子星とブラックホールの数分布と起源の解明は、宇宙における恒星と銀河の歴史を解明するために不可欠である。