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2017 年度 実績報告書

数値相対論-磁気輻射流体コードの開発とショートガンマ線バースト中心動力源への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K05077
研究機関京都大学

研究代表者

木内 建太  京都大学, 基礎物理学研究所, 特定准教授 (40514196)

研究分担者 関口 雄一郎  東邦大学, 理学部, 講師 (50531779)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード重力波 / 連星中性子星 / ショートガンマ線バースト / 数値相対論シミュレーション
研究実績の概要

連星中性子星合体からの重力波および電磁波を捉えることは、中性子星の核密度状態方程式を探るプローブとなりえること、ショートガンマ線バーストの合体仮説の検証、宇宙における鉄より重い元素の合成現場の検証、重力波源および母銀河の位置決定という宇宙物理学、原子核物理学、天文学に渡る重要問題を解決する手立てとなりえるという期待の下にここ数年精力的に研究されてきた。
2017年8月17日にAdvanced LIGOとAdvanced VIRGOが連星中性子星合体からの重力波の初検出に成功した。潮汐変形率が800以下を予言する原子核状態方程式が観測的に支持されること、1.7秒の時間差でガンマ線バーストGRB170817Aが付随していること、速い中性子捕獲反応による重元素の合成とその放射性崩壊による電磁波放射モデル(キロノバ/マクロノバ)が紫外線/可視光/赤外線帯域の放射を良く再現すること、母銀河がNGC4993と同定されたことなど上述した期待されていた科学的成果をほぼ実現した。いよいよ重力波天文学の幕開けである。
本研究では数値相対論シミュレーションを基礎に連星中性子星合体の現実的な様相を解き明かすべく、アインシュタイン方程式、ニュートリノ輻射磁気流体、原子核状態方程式を実装した数値相対論コードの開発及び最適化を行った。2017年度をもってコードは完成し、試験的シミュレーションを実行した。
合体後誕生する重く高速回転する中性子星が比較的短い時間でブラックホールに崩壊するモデルを優先的にシミュレーションした。試験的シミュレーションの結果、ブラックホール崩壊後形成される降着円盤内での磁気流体不安定性を解像し、磁気乱流による角運動量輸送を追跡することが現状の計算機資源で可能であることが分かった。今後いよいよ本格的計算を開始する。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Penn State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Penn State University
  • [雑誌論文] Neutrino transport in black hole-neutron star binaries: Neutrino emission and dynamical mass ejection2018

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

      Physical Review D

      巻: 97 ページ: 023009

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.023009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency-domain gravitational waveform models for inspiraling binary neutron stars2018

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Kyohei、Kiuchi Kenta、Kyutoku Koutarou、Sekiguchi Yuichiro、Shibata Masaru、Taniguchi Keisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 ページ: 044044

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.044044

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Properties of Neutrino-driven Ejecta from the Remnant of a Binary Neutron Star Merger: Pure Radiation Hydrodynamics Case2017

    • 著者名/発表者名
      Fujibayashi Sho、Sekiguchi Yuichiro、Kiuchi Kenta、Shibata Masaru
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 846 ページ: 114~114

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] General relativistic viscous hydrodynamics of differentially rotating neutron stars2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Masaru、Kiuchi Kenta、Sekiguchi Yu-ichiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 ページ: 083005

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.083005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves from remnant massive neutron stars of binary neutron star merger: Viscous hydrodynamics effects2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Masaru、Kiuchi Kenta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 ページ: 123003

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.123003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-energy Neutrino Emission from Short Gamma-Ray Bursts: Prospects for Coincident Detection with Gravitational Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Kimura Shigeo S.、Murase Kohta、M?sz?ros Peter、Kiuchi Kenta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 848 ページ: L4~L4

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aa8d14

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sub-radian-accuracy gravitational waveforms of coalescing binary neutron stars in numerical relativity2017

    • 著者名/発表者名
      Kiuchi Kenta、Kawaguchi Kyohei、Kyutoku Koutarou、Sekiguchi Yuichiro、Shibata Masaru、Taniguchi Keisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 084060

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.084060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling GW170817 based on numerical relativity and its implications2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Masaru、Fujibayashi Sho、Hotokezaka Kenta、Kiuchi Kenta、Kyutoku Koutarou、Sekiguchi Yuichiro、Tanaka Masaomi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 123012

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.123012

    • 査読あり
  • [学会発表] Introduction to a numerical modeling of binary neutron star mergers2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      Workshop/School on Recent Developments in Gravitational Waves and Astrophysics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gravitational waves and electromagnetic signals from a binary neutron star merger GW1708172018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      Innovative area workshop “Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future”
    • 招待講演
  • [学会発表] High precision gravitational wave from binary neutron star mergers2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      Nuclear Astrophysics in the Gravitational Wave Astronomy Era
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical relativity simulation of binary neutron star mergers2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      Hot topics in General Relativity and Gravitation 3
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Introduction to a numerical modeling of binary neutron star mergers2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      International School at Hong-Kong Chinese University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical modeling of a central engine of short gamma-ray bursts2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      2017 Innovation of research of gamma-ray burst
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical modeling of binary neutron star mergers and gravitational waves2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kiuchi
    • 学会等名
      The 25th Anniversary Memorial Symposium of CCS
    • 招待講演
  • [備考] Homepage of Kenta Kiuchi

    • URL

      http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kenta.kiuchi/

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-06-06  

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