| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
24103006
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
田中 貴浩 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40281117)
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| 研究分担者 |
中村 卓史 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80155837)
山田 章一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
井岡 邦仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80402759)
瀬戸 直樹 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80462191)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 宇宙物理学 / 重力波 / 超新星 / 中性子星 / ブラックホール / 修正重力 |
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| 研究実績の概要 |
１)様々な重力波源の探査と重力波波形の解明(中村)２)超新星を中心とした物理(山田)３)新しい重力波観測・データ解析法の提案(瀬戸)４)その他の観測手段との同時観測から得られる物理(井岡)５)相対論の検証、及び、宇宙論的観点からの重力波研究(田中)について()内の代表者・分担者を中心にポスドクを雇用しプロジェクト的に取り組んだ。
１）距離は決まっていないが約800のSGRBを観測したBATSEのデータに対して、最近発見されたSGRBに対する米徳関係式を用いてSGRBの発生率を見積もった結果SGRBの10%がNS-BHならKAGRA等の重力波検出器で年間70イベントくらい観測される事がわかった。
２）主にニュートリノ輸送を記述するボルツマン方程式を差分化して数値的に解くコードの開発を行った。特に、慣性系と物質の局所静止系をハイブリッドに扱い、特殊相対論的効果を全て近似なしに扱う方法を新たに提案した。また、超新星コアにおける流体力学不安定性の成長により、どういったパターンがどのパラメター領域で生じるかを調べた。
３）コンパクト連星の合体はガンマ線バーストの起源として有力であるが、周囲に物質があると中心天体から放出されるジェットが出て来れるのかどうかという問題があった。我々はジェットが周囲の物質を突き抜けて、場合によってはジェットが周囲の物質によって絞られる可能性を初めて指摘した。また、ばらまかれる物質からダストが形成される可能性を初めて指摘し、電磁波対応天体であるマクロノバに大きな影響を与えることを示した。
４）重力波干渉計ネットワークによるコンパクトの連星合体検出率、検出された連星の軌道傾斜角の分布関数等を解析した。
５）重力波振動に関してより具体的な観測可能性について具体的に調べ、観測可能なパラメータ領域の存在を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
まず、代表者、分担者による業績として、上に報告したような顕著な研究成果を挙げることができた。この他にも書ききれなかったが、SGRBの25%くらいには100秒位のsoft-X放射がある事に着目しその起源がBHの回転エネルギーであるとする理論の構築に成功し、これが正しいと計画研究A01で打ち上げをする予定のWFMAXIが精度良くｘ線で母銀河を0.1度程度で決定出来る事がわかった。これは計画研究A01との共同研究でもある。また、大質量星連星における超新星爆発が伴星に与える影響も数値的に調べる研究や、重力波振動を引き起こす双計量重力理論における宇宙論的摂動を網羅的に調べ、このモデルが宇宙論的観測と矛盾しないことを確認するなどの研究も進んだ。
以上のような研究の成果に加えて、ほぼ、毎週のデータ解析グループと共同でのゼミを続けており、若手を中心とした研究者の層が増している。毎年合宿形式の勉強会を開き、A04データ解析グループ等との共同研究をさらに進めるための議論を深めた。実際、これまでにも新学術領域内で、超新星に関連してA03とA04と連携した共同研究が進められていたり、重力波振動に関連してA04との共同研究を進めるなどの、領域としての連携を活かした成果も挙がりつつある。
また、研究の裾野を広げるために基礎物理学研究所のプログラムを利用し、国際的スクールを開催した。世界各国からの参加者を迎えて若い研究者の新規参入を促した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進の方針としては、引き続きに領域内の他の計画研究との連携を推進するような研究会などの企画を計画する。具体的には領域全体での隔月の研究会に加えて、合宿形式の研究会のなかに他の計画研究との連携を取り込み、新しい共同研究を提案していく。
以上に加えて、これまで通り、毎週のテレビ会議によるゼミ、JGRG国際ワークショップへの共催などを通じて、計画研究内外の連携をとりつつ、１)様々な重力波源の探査と重力波波形の解明 ２)超新星を中心とした物理 ３)新しい重力波観測・データ解析法の提案 ４)その他の観測手段との同時観測から得られる物理 ５)相対論の検証、及び、宇宙論的観点からの重力波研究の５つの重点領域にプロジェクト的に取り組む。
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