連星中性子星の合体によるガンマ線バーストと重力波

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08237210
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 柴田 大 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80252576)
• キーワード: ガンマ線 / 重力波

研究概要

標準的なシナリオによれば、連星中性子星は合体した後にブラックホールと降着円盤からなる系を生成する。その後、降着円盤は粘性によって徐々に角運動量を失いながら、ブラックホールに物質を落としていくと考えられるが、このときに発生する熱エネルギーからγ線バーストは発生する可能性があるとされている。このときγ線バーストのエネルギーの総量は、降着円盤の質量に依存する。本研究では、連星中性子星の合体、及びその後の降着円盤形成を調べるシミュレーションを主に行なった。
中性子星は一般相対論的な効果が重要な星なので、シミュレーションを行なうに当たっては、一般相対論的効果を取り入れる必要がある。ここでは、ポストニュートン近似を用いて最低次の相対論的効果を取り入れてシミュレーションを行なった。
今年度は、正確なシミュレーションを行なうためのテストに終始し、今のところ確実な結論は得るに至っていないが、テスト計算によると、以下のようなことが示唆されている。一般相対論的な強い重力の効果により、合体した後に物質は合体後の生成物(ブラックホールまたはブラックホールになる前の巨大中性子星)に飲み込まれやすくなる。従って、降着円盤を形成する物質の量は減る。これまで行なわれてきたニュートン近似でのシミュレーションにおいては、形成される降着円盤の質量はγ線バーストを起こすには十分でないとされてきた。従って一般相対論的な効果は、連星中性子星の合体によるγ線バーストのモデルを更に否定する方向に働く可能性がある。

研究成果

• [文献書誌] H.Asada,M.Shibata,T.Futamase: "Post-Newtonian Hydro dynamic Equations Using the (3+1) Formalism in General Relativity" Progress of Theoretical Physics. 96. 81-112 (1996)
• [文献書誌] H.Tagoshi,M.Shibata,T.Tanaka,M.Sasaki: "Post-Newtonian expansion of gravitational waves from a particle in circalar orbit around a rotating black hole" Physical Review D. 54. 1439-1459 (1996)
• [文献書誌] M.Shibata: "Instability of Synchronized Binary Neutron Stars in the First Post-Newtonian Approximation of General Relativity" Progress of Theoretical Physics. 96. 317-325 (1996)
• [文献書誌] T.Tanaka,Y.Mino,M.Sasaki,M.Shibata: "Gravitational waves from a spinning particle in circular orbits around a rotating black hole" Physical Review D. 54. 3762-3777 (1996)
• [文献書誌] H.Asada,M.Shibata: "Formulation for non-axisymmetric unitormly rotating" Physical Review D. 54. 4944-4954 (1996)
• [文献書誌] M.Shibata: "Relativistic Roche-Riemann Problems around a black hole" Progress of Theoretical Physics. 96. 917-932 (1996)