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2019 年度 実績報告書

重元素の起源とコンパクト天体連星合体

研究課題

研究課題/領域番号 16K17706
研究機関東邦大学

研究代表者

関口 雄一郎  東邦大学, 理学部, 准教授 (50531779)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード元素合成 / 重力波 / 数値相対論
研究実績の概要

本年度の研究では、大質量の中性子星連星の合体後に形成されると期待される、ブラックホールとそれを取り巻く降着円盤からなる系(BH-Disk系)の進化と、そこからの放出物質の熱力学的・化学的性質を、昨年度に開発した数値相対論的粘性を組み入れたニュートリノ輻射流体コードを用いたシミュレーションを行って調べた。この結果は、Physical Review D 101, 083029 (2020) として最近出版されている。
BH-Disk系からの放出物質に関する従来の研究では、高い中性子過剰度を持つ物質が放出され、その結果として中性子捕獲反応が効率的に進み、重元素が極めて効率的に進むことが報告されていた。これらの研究は、しかしながら、放出物質の進化を長時間追跡していない、一般相対論の効果を精確に取り入れていない、弱い相互作用による中性子過剰度の進化を考慮していない、などの問題点があった。本研究は、これらの問題点を克服して行われたはじめての研究である。
その結果、降着円盤中の物質が、ブラックホールの重力的束縛から逃れる間に、弱い相互作用の影響によって有意に中性子過剰度が下がることが明らかとなり、その結果、従来考えられていたように効率的に中性子過剰反応が進行せず、重元素の生成効率も高くないことがわかった。ただし、この結果は採用する粘性係数の値に依存するため、最終的な結論を下すためには、より定量的な年生係数の評価、あるいは、数値相対論的ニュートリノ輻射磁気流体シミュレーションを行うことが必要である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Mass ejection from disks surrounding a low-mass black hole: Viscous neutrino-radiation hydrodynamics simulation in full general relativity2020

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

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 083029

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.083029

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sub-radian-accuracy gravitational waves from coalescing binary neutron stars in numerical relativity. II. Systematic study on the equation of state, binary mass, and mass ratio2020

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

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 084006

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.084006

    • 査読あり
  • [学会発表] Lectures on Physics of Gravitational Waves from Neutron Star Merger2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      The 8th Huada School on QCD
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 連星中性子星合体とrプロセス元素合成2019

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎
    • 学会等名
      原子核物理でつむぐrプロセス
    • 招待講演
  • [学会発表] Compact binary coalescence physics2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physic
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 数値相対論:数値流体計算と比較して2019

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2019
    • 招待講演
  • [学会発表] Constraining EOS of NS : achievements in GW170817 and future prospects2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Quarks and Compact Stars 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GW170817: Observations and Modelling2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      The international workshop on nuclear physics for astrophysical phenomena
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GW170817: Multi-messenger Observations and Modelling2019

    • 著者名/発表者名
      関口雄一郎
    • 学会等名
      高エネルギー突発現象の多波長・多粒子観測と理論
    • 招待講演
  • [学会発表] GW170817: Observations and Modelling2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Origin of Elements and Cosmic Evolution: From Big-Bang to Supernovae and Mergers
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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