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2017 年度 実施状況報告書

Accurate Modelling to Extract the Variety of Information from the Imminent Detection of Gravitational Waves from Binary Neutron Stars

研究課題

研究課題/領域番号 17K14305
研究機関神戸市立工業高等専門学校

研究代表者

高見 健太郎  神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (70758002)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード重力波 / 連星中性子星 / 数値相対論 / 状態方程式 / 大質量星
研究実績の概要

2015年9月、連星ブラックホール合体からの重力波が世界で初めて観測され、2017年のノーベル物理学賞を受賞した。その後も、数例の連星ブラックホールからの重力波が観測されている。それに加えて、まだたった1例ではあるが、2017年には、連星中性子星合体からの重力波も観測することに成功した。その上、幸いにしてこのイベントは同時にショートガンマ線バーストも観測することに成功し、重力波以外でのフォローアップに成功し多くの物理情報を取り出すことに成功している。

このような現状を踏まえ、観測される連星中性子星合体からの重力波から多くの物理情報を引き出すことを主眼に様々な角度からの理論的研究を行っている。特に、連星中性子星合体及びそこから放射される重力波の状態方程式依存性に重点を置いて研究を進めている。

出版された査読付き論文の中から、一例の内容を紹介する:
上記で述べたように、連星中性子星合体からの重力波をたった一例ではあるものの観測することに成功している。このイベントは、非常に幸運なことに比較的近傍で起こったために、綺麗な波形を得ることができた。しかし、一般的には、連星中性子星合体の発生確率は低いため、遠方で発生した合体からの重力波から、物理的情報を取り出すことが重要になってくる。そこで、遠方から伝わってくる重力波をシミュレーションし、その波形を統計的に解析する手法を開発した。これにより、非常に弱い重力波波形であっても、観測数を増やすことで、精度良く中性子星の半径を決めることを可能にすることを示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2015年9月に連星ブラックホール合体からの重力波が世界で初めて観測され、重力波の初観測が2017年のノーベル物理学賞を受賞したため、重力波の一般市民からの注目が非常に高い状態であった。そのため、各方面から一般向けの講演(アウトリーチ活動)の依頼が多く寄せられ、それに応える必要があり、若干、予定よりも進度が遅れている。

今後の研究の推進方策

現在、本科研費プロジェクトの枠組みの中で、大きく分けて3種類の異なる研究を実施中である。その各プロジェクトの中で一番時間を消費するのが、シミュレーションであるが、現在利用しているスーパーコンピュータに加え、新規に別のスーパーコンピュータの利用申請も採択されたため、研究の効率化をはかることができ、現在の進度の遅れは十分に取り戻せる予定である。

次年度使用額が生じた理由

015年9月に連星ブラックホール合体からの重力波が世界で初めて観測され、重力波の初観測が2017年のノーベル物理学賞を受賞したため、重力波の一般市民からの注目が非常に高い状態であった。そのため、各方面から一般向けの講演(アウトリーチ活動)の依頼が多く寄せられ、それに応える必要があり、国際会議などに参加する時間が確保することが厳しかったため、その費用を次年度に繰り越し活用する予定である。

また、当該年度(H29)に本研究の遂行に必要なワークステーションを購入予定であったが、仮想通貨ブームなどにより、ワークステーションの構成に必要な部品の調達が困難であったり非常に高騰している状況であった。複数の業者に確認したが、本年度(H30)にはそのような状況は改善するので、本年度に購入することを薦められた。本研究の計画・進展具合からみて、ワークステーションの購入を本年度にずらしても問題ないと判断し、当該年度に購入する予定であったワークステーションを本年度に購入することを予定している。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Goethe University Frankfurt/Frankfurt Institute for Advanced Studies(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Goethe University Frankfurt/Frankfurt Institute for Advanced Studies
  • [国際共同研究] IUCAA(India)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      IUCAA
  • [国際共同研究] Washington State University/Pennsylvania State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Washington State University/Pennsylvania State University
  • [国際共同研究] Cardiff University(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Cardiff University
  • [雑誌論文] Sukanta Bose, Kabir Chakravarti, Luciano Rezzolla, B. S. Sathyaprakash, Kentaro Takami2018

    • 著者名/発表者名
      10.1103/PhysRevLett.120.031102
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 ページ: 031102

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.120.031102

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rotational properties of hypermassive neutron stars from binary mergers2017

    • 著者名/発表者名
      Matthias Hanauskem, Kentaro Takami, Luke Bovard, Luciano Rezzolla, Jos\'{e} A. Font, Filippo Galeazzi, Horst St\"ocker
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 043004

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.043004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] oncluding Remarks: Connecting Relativistic Heavy Ion Collisions and Neutron Star Merg ers by the Equation of State of Dense Hadron- and Quark Matter as signalled by Gravitatio nal Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Matthias Hanauskem, Jan Steinheimer, Luke Bovard, Ayon Mukherjee, Stefan Schramm, Kentaro Takami, Jens Papenfort, Natascha Wechselberger, Luciano Rezzolla, Horst St\"ocker
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series

      巻: 878 ページ: 012031

    • DOI

      10.1088/1742-6596/878/1/012031

    • 国際共著
  • [学会発表] Neutron-star Radius from a Population of Binary Neutron Star Mergers2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Takami
    • 学会等名
      TWENTY-SEVENTH WORKSHOP ON GENERAL RELATIVITY AND GRAVITATION in JAPAN
    • 国際学会
  • [学会発表] 連星中性子星合体からの重力波と状態方程式2017

    • 著者名/発表者名
      高見健太郎
    • 学会等名
      X線天体と元素合成を中心とする宇宙核物理研究会
    • 招待講演
  • [備考] Gravitational-Waveform Catalog

    • URL

      http://www.kobe-kosen.ac.jp/ takami/KTakami/contents/research/public_data/GW_Catalog/GW_Catalog_ja.html

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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