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2009 年度 実績報告書

ブラックホールと中性子星との合体に対する一般相対論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 09J00234
研究機関京都大学

研究代表者

久徳 浩太郎  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

キーワード一般相対論 / 重力波 / ブラックホール / 中性子星 / 数値相対論 / 宇宙物理
研究概要

ブラックホール・中性子星連星は重力波放射により軌道半径を縮めて合体するが、このときの重力波は中性子星の潮汐破壊に伴なう急激な波形変化を通じて、中性子星内部の高密度物質の状態方程式を反映した波形を持っていることが期待される。過去の研究により潮汐破壊の兆候があらわに見えるのはブラックホールが軽いときであることは良く知られていたが、重力波がどのように状態方程式の情報を反映するかはほとんど調べられていない。今年度はブラックホールが回転しておらず比較的軽い場合について、合体に伴なう重力波の波形が状態方程式にいかに依存するかを数値シミュレーションにより研究した。その結果、潮汐破壊に応じて重力波スペクトルに現れる特徴的なカットオフ振動数は中性子星の質量を半径で割ったコンパクトネスと呼ばれる量を反映することがわかった。さらにこのカットオフ振動数は中性子星のコアの状態方程式の硬さによって系統的に違ったコンパクトネス依存性を持っており、コンパクトネスだけでなく色々な状態方程式の性質を重力波の観測から知ることができるとわかった。この結果は核物理に有益な情報が重力波天文学から引き出せることを定量的に示唆している。さらにこの合体で形成されるブラックホール降着円盤の質量を調べたところ、潮汐破壊が早く起こる場合にはショートガンマ線バーストと呼ばれる爆発を起こすのに必要な0.01太陽質量を超えうることがわかった。この結果は高エネルギー天文学にとって重要な問題であるガンマ線バーストに迫る手がかりを与える。これらの結果は現在論文として投稿準備中である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Quasiequilibrium states of black hole-neutron star binaries in moving puncture framework2009

    • 著者名/発表者名
      Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata, Keisuke Taniguchi
    • 雑誌名

      Physical Review D 79

      ページ: 124018 1-13

    • 査読あり
  • [学会発表] Black hole-neutron star binary in numerical relativity2009

    • 著者名/発表者名
      久徳浩太郎
    • 学会等名
      The 19^<th> workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      Rikkyo University
    • 年月日
      2009-12-02
  • [学会発表] 現実的状態方程式を用いたブラックホール・中性子星連星の準平衡状態2009

    • 著者名/発表者名
      久徳浩太郎
    • 学会等名
      日本物理学会2009年度秋季大会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 年月日
      2009-09-12

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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