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2011 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・中性子星連星が合体する際の重力波はアメリカのLIGOや欧州のVIRGO、さらに日本のKAGRAなどの重力波検出器にとって最も有望な重力波源と考えられている。この連星の合体時に中性子星がブラックホールの潮汐力場により潮汐破壊される場合は、重力波が中性子星の性質を強く反映するため、重力波観測によって中性子星の性質や核密度及びそれ以上の密度の状態方程式の性質を調べることが可能になる。また、潮汐破壊に伴って形成される降着円盤が十分な質量を持っていればガンマ線バーストの発生が期待でき、質量放出が多ければr過程元素合成や付随する電磁波放射の起源天体としても期待でき、それらの面からも中性子星の潮汐破壊は重要な研究対象である。本研究では数値相対論によるシミュレーションを通じ、定量的に潮汐破壊や重力波の計算を行ってきた。特に本年度は数値相対論によって計算された重力波を用いて、実際の重力波観測での中性子星の性質の決定精度に付随する誤差を、重力波解析の標準的な手法であるFisher解析と組み合わせて計算した。その結果、今後数年で稼働する予定のAdvanced LIGOの感度では1km程度、さらにその次世代の計画であるEinstein Telescopeでは0.1km程度の精度で中性子星の半径が決定できることがわかった。理論モデルに伴う系統誤差が重力波では少ないと考えられるので、これは現在の電磁波観測よりも精度が良い制限である。また、連星の合体時に熱的な効果が重力波や降着円盤、質量放出に対してどのような影響を及ぼすかについても系統的に熱的な効果の強さを変えた計算を行い、現在結果をまとめて論文として投稿準備中である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Extracting equation of state parameters from black hole-neutron star mergers : nonspinning black holes2012

    • 著者名/発表者名
      Benjamin D.Lackey, Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata, Patrick R.Brady, John L.Friedman
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 85

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.85.044061

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Binary neutron star mergers : dependence on the nuclear equation of state2011

    • 著者名/発表者名
      Kenta Hotokezaka, Koutarou Kyutoku, Hirotada Okawa, Masaru Shibata, Kenta Kiuchi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.83.124008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves and neutrino emission from the merger of binary neutron stars2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi, Kenta Kiuchi, Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.051102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves from spinning black hole-neutron star binaries : dependence on black hole spins and on neutron star equations of state2011

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

      Physical Review D

      巻: 84 ページ: 1-32

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.84.064018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of hyperons in binary neutron star mergers2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi, Kenta Kiuchi, Koutarou Kyutoku, Masaru Shibata
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.211101

    • 査読あり
  • [学会発表] ブラッタホール・中性子星連星の合体と熱的効果の影響2012

    • 著者名/発表者名
      久徳浩太郎
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] Gravitational waves from compact binary mergers2012

    • 著者名/発表者名
      Koutarou Kyutoku
    • 学会等名
      KAGRA f2f meeting
    • 発表場所
      東京大学宇宙線研究所
    • 年月日
      2012-02-04
  • [学会発表] ブラックホール・中性子星連星からの重力波と状態方程式の影響2011

    • 著者名/発表者名
      久徳浩太郎
    • 学会等名
      素核宇融合による計算基礎科学の進展
    • 発表場所
      合歓の郷、志摩市
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] ブラックホール・中性子星連星の合体2011

    • 著者名/発表者名
      久徳浩太郎
    • 学会等名
      第24回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      国立天文台
    • 年月日
      2011-11-07

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公開日: 2013-06-26  

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