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2021 年度 実績報告書

ショートガンマ線バーストの中心動力源と重力波に関する数値的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01213
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, 特任准教授 (40514196)

研究分担者 井岡 邦仁  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード重力波 / 連星中性子星 / 数値相対論
研究実績の概要

昨年度からの研究に引き続き、ニュートリノ輻射磁気流体ー数値相対論コードの開発を行ってきた。特に本年度前半は(1)高解像度衝撃波捕獲法に基づく相対論的磁気流体リーマンソルバーの実装、(2)スーパーコンピューター富岳の使用に向けた最適化を中心に行った。(1,2)についての概要を記す。
(1)重力波及び電磁波対応天体の観測が急速に進んだことから、数値相対論シミュレーションデータと観測データを直接比較し、重力波源で何が起こったのか物理的解釈をすることが可能な時代になった。すなわち、観測データとの比較に耐えうる定量的に信頼性の高いデータをシミュレーションにより生成することが至上命題となっている。一方、我々のグループを含め数値相対論コードに実装されている高解像度衝撃波捕獲法(以下、リーマンソルバーと呼ぶ)は、Harten, Lax, Leerによって約40年前に開発されたものであり、リーマン問題を考えた時にリーマン扇の内部構造を考慮しないという近似を採用しているため、非常に散逸的であることが知られている。すなわち、既存の数値相対論コードから生成されたデータの定量的信頼性には疑問が残る状況である。そこで、リーマン扇の内部構造を考慮し、流体、磁気流体問題で現れる種々の波を正確に捕獲できるリーマンソルバーHLLC/HLLDを実装した。種々のテスト計算を経て、実装が完了したことを論文として近日投稿する予定である。本リーマンソルバーを実装している数値相対論コードは世界的に見ても我々のグループだけであり、最も品質の高いシミュレーションデータを生成できると自負している。
(2)2022年現在スーパーコンピューター世界ランク1位である富岳(理化学研究所)を使用した連星中性子星合体の大規模シミュレーションに向けて最適化を完了した。現在、サイエンスランを行っている。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

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

  • [国際共同研究] マックスプランク重力物理学研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク重力物理学研究所
  • [雑誌論文] Fallback Accretion Halted by R-process Heating in Neutron Star Mergers and Gamma-Ray Bursts2021

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki Wataru、Kiuchi Kenta、Ioka Kunihito、Wanajo Shinya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 922 ページ: 185~185

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac23d9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fallback Accretion Model for the Years-to-decades X-Ray Counterpart to GW1708172021

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki Wataru、Ioka Kunihito、Kiuchi Kenta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 916 ページ: L13~L13

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac1120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of bare quark stars in full general relativity: Single star case2021

    • 著者名/発表者名
      Zhou Enping、Kiuchi Kenta、Shibata Masaru、Tsokaros Antonios、Uryu Koji
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.123011

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 重力波天文学時代における数値相対論による波源のモデリング2022

    • 著者名/発表者名
      木内建太
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会(2022年)シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical modeling of gravitational wave sources in the multimessenger era2021

    • 著者名/発表者名
      木内建太
    • 学会等名
      JGRG30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent progress of numerical relativity simulations of compact objects and its application to gravitational wave physics2021

    • 著者名/発表者名
      木内建太
    • 学会等名
      RESCEU Summer School
    • 国際学会 / 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: 2022-12-28  

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